鲁棒Kalman滤波在电控罗经数据建模中的应用研究

基于电控罗经实测数据,对实时数据进行时间序列建模,并对模型进行了处理,分别采用鲁棒Kalman滤波器和标准Kalman滤波器,并对这两种滤波器进行了对比,从数据的光滑性和滤波器的最优估计角度得出鲁棒Kalman滤波器对于数据处理具有良好的适用性。     

舰艇环航时电罗经主轴的鲁棒自抗扰控制算法

基于舰艇匀速环航状态下的电罗经主轴运动方程式,模拟电罗经主轴变化的过程,对该过程添加外界扰动并仿真计算。将鲁棒控制理论与标准的自抗扰控制技术相结合,设计了改进的自抗扰控制器(ADRC)。利用该改进型自抗扰控制算法对受到扰动的电罗经主轴的变化过程实现鲁棒自抗扰控制。算法的仿真结果表明,改进型的自抗扰控制技术其抗扰动效果明显优于H∞Kalman滤波器以及标准的自抗扰控制技术,可以获得较高的控制品质和理想的控制效果,具有较强的鲁棒性。     

基于最小二乘法的电罗经匀转向航向误差修正方法

为减小舰船匀转向情况下电罗经的航向误差,提高电罗经指向精度,在分析某型罗经实测数据基础上,利用最小二乘法建立其误差模型,并对模型参数进行了估计。实践表明,该方法用于电罗经航向误差补偿效果较好。     

平台式惯导系统三点校的常值误差解析

为估计和补偿各种误差源引起的综合校正误差,针对平台式惯导系统综合校正中的三点校,从理论上分析了外界测量信息误差和惯性平台水平误差对陀螺常值漂移综合校正效果的影响,并对受外界测量信息误差影响的三点校过程进行仿真。研究结果表明:"三点校"对陀螺常值漂移的估计误差,与重调时刻的量测误差、惯性平台水平失调角均呈线性关系,提高外界测量信息和惯性平台水平测量精度,是提高三点校精度的关键。     

基于自适应四参数估计的电罗经航向运动建模

为减小舰船直航时风、流、摇摆等干扰对电罗经航向的影响,提高电罗经指向精度,采用小波变换对电罗经直航向数据进行消噪处理,获得较为平稳的信号;对消噪后的信号经能量频点分析并傅里叶展开;基于改进的四参数估计法,对直航向信号建立自适应迭代预测模型,并与实测数据进行验证对比。结果表明,采用小波分析、傅里叶级数同四参数估计相结合的自适应建模方法适用于电罗经直航向建模,航向预测效果优于传统四参数估计法。     

水平阻尼状态下惯导系统两点校正弱航态算法

为满足高精度导航要求,提高综合校正精度,应用扩张状态观测器设计了水平阻尼状态下惯导系统两点校正弱航态算法.简要分析了传统两点校正原理、航态约束及算法的不足,利用扩张状态观测器实时估计惯导系统平台水平失调角,并引入传统两点校正过程,得出了两点校正的弱航态算法,并对算法进行了仿真与数值检验.验证结果表明:当载体不满足航态约束条件时,传统两点校正估计结果大幅降低甚至发散,而弱航态算法具有更强的适用性,降低了载体的航态要求,提高了综合校正精度,试验1中东向、北向以及方位陀螺漂移校正误差分别由33.5％、51.2％、17.9％降至8.0％、1.8％、3.1％,试验2中校正误差分别由83.7％、39.7％、77.5％降至2.3％、0.3％、1.0％.     

潜用平台惯导陀螺漂移估计的新方法

为保证潜艇隐蔽性,满足高精度导航要求,设计了一种针对潜用平台惯导的陀螺漂移估计新方法。简要分析了陀螺漂移对惯导系统误差的影响;基于舒拉振荡周期,利用间断获得的外测信息建立惯导系统短时速度、位置误差模型并进行不确定度评估;采用Kalman滤波对陀螺漂移作了事后估计。仿真验证结果表明,建立的速度、位置误差模型可信度高。尽管该方法无法满足实时性要求,但可较为准确地估计出北向陀螺常值漂移以及水平误差失调角,有效抑制后续经度误差发散现象,提高了导航精度。     

Riccati方程在电罗经直航向误差建模与预测中的应用

为减小舰船直航向运动情况下风、流、摇摆等对电罗经航向造成的随机误差影响,提高舰船直航向运动时电罗经指向精度,采用时间序列模型对其随机误差进行建模,利用随机误差自相关函数和偏相关函数特性确定模型阶数,获得了较为准确的误差模型.同时,基于建立的模型,采用Riccati递推方程与指数平滑式结合的方式对电罗经航向随机误差进行预测.结果表明,时间序列模型较为准确地描述了电罗经航向随机误差过程,预测精度较高,鲁棒性较强,为减小电罗经直航向误差提供一种有效的方法.     

基于投影变换的水下平台航行误差散布域构建方法

为提高机动平台水下活动时的生存概率,以平台及目标运动的向量误差构建相对误差散布域。分析目标散布要素和平台散布要素,以目标位置为中心点建立相对位置散布图,研究各向量误差的作用机理;以水下平台航向作为基准轴,依据时变的向量误差推导出合成误差椭圆要素;由平台和目标的初始态势及纯方位解要素的均方误差作为初始条件,仿真得到不确定位置散布域,以此作为水下平台规避威胁目标的依据。     

舰艇直航时电罗经航向自抗扰控制方法研究

为减小舰船直航向运动情况下风、流、摇摆等对电罗经航向造成的随机误差影响,提高舰船直航向运动时电罗经指向精度,采用高阶AR模型对其随机误差进行建模,确定模型阶数,获得了较为准确的误差模型.同时,基于建立的模型,对电罗经航向随机误差进行预测,利用前期预测值结合自抗扰控制技术对随机扰动进行抑制.通过与H∞ Kalman滤波器进行对比表明,采用自抗扰控制技术与高阶AR模型结合的方法较为有效地抑制了电罗经航向随机误差过程,为减小电罗经直航向误差提供一种行之有效的方法.