一类新型飞行器复合控制研究

首次推导了基于质量控制和推力矢量控制的一类无尾无舵翼碟形飞行器的空间六自由度运动动力学方程。以纵向运动为例，对模型进行了合理的简化，进行了稳定性分析和控制器设计，给出了不同控制的仿真曲线。最后进行了飞行仿真研究，给出了六自由度飞行轨迹仿真曲线，证明了控制器设计的有效性，为深入探讨质量，推力矢量复合控制奠定了基础。     

垂直发射转弯复合控制分配策略研究

研究战术导弹垂直发射快速转弯复合控制分配策略.针对气动力与推力矢量复合控制技术,提出了战术导弹垂直发射程序转弯方案;建立了导弹复合控制数学模型,设计了复合控制回路;提出了三种复合控制分配策略:常比例系数线性分配策略、角误差的非线性函数分配策略和最小控制能量分配策略.纵向回路频域特性分析表明,系统具有良好的鲁棒性;通过弹道的六自由度仿真,验证了复合控制策略的可行性,给出了三种复合控制分配策略的特性比较分析结果.     

敏捷导弹复合控制策略

建立了敏捷导弹的动力学模型,引入力和力矩放大因子来描述横向喷流的干扰作用。针对直接力/气动力复合控制模型,提出了一种基于模型参考的自适应控制分配方法。引入了加权分配策略,该方法将复合控制系统分解为气动力和直接力两个子系统,使设计问题得到简化。采用遗传算法(genetic algorithm, GA)对加权因子进行了多目标优化设计。仿真结果表明,所设计的复合控制系统能够快速稳定地跟踪输入指令,解决了直接力和气动力子系统的加速度分配问题。     

基于权值优化的多操纵面抗饱和控制分配策略

针对多操纵面飞行器难实现协调控制、易陷入舵面饱和的问题,基于权系数空间优化,提出了两类最优抗饱和赋权控制分配策略。研究了加权伪逆和混合优化分配两类方法统一的控制律和共有的权系数优化特性。以实际舵偏误差为变量,分别构造李雅普诺夫函数,沿误差下降的梯度方向推导出保证系统稳定的线性矩阵不等式,以权系数变化最小为目标建立了抗饱和赋权控制分配权系数优化模型。结果表明,该方法在保证精确跟踪主环虚拟控制指令的同时,能够快速地调节操纵面饱和状态下的控制权系数,较好地实现了抗饱和控制。     

气动/推力矢量飞行器分阶段复合控制分配策略设计

以气动/燃气舵推力矢量复合控制反坦克导弹为研究对象,研究了不同飞行阶段下的气动/推力矢量复合控制分配策略问题。通过分析气动舵和燃气舵控制效率受导弹飞行速度变化的影响,并结合不同飞行阶段的飞行任务和特点,分别基于模糊逻辑以及链式递增理论,设计了适用于初始飞行段和末制导段的复合控制分配策略。仿真结果表明,设计的两种策略均保证了复合控制系统具有较快的响应速度和良好的控制精度,同时缩短了燃气舵的工作时间,减少了推力损失。     

无人飞行器分布式控制系统集成新技术

无人飞行器（UAV－Unmanned Aerial Vehicles）自主飞行控制系统是一复杂控制系统，需要集成新的控制算法与各种不同组件技术和资源。来自不同类型硬件平台的组件，可能由不同的操作系统支持。分布在不同环境的组件能灵活配置和集成，使系统对环境变化和／或没预测到的事件能够快速响应，实现UAV在线重配和自适应能力。软件技术的最新进展可使飞行控制系统设计发生革命性变化。本文着重介绍一种用于UAV飞控系统集成的全新的开放控制平台（OCP－Open Control Platform），在介绍第一个OCP应用原型后，给出了下一步要做的工作。     

飞行器控制计算机的程序设计

本文论述了以ＴＭＳ３２０Ｃ２５作为飞行器控制计算机微处理器来设计控制程序的方法。设计中透彻分析了控制程序的数学模型特点，提出了用标准激励实时控制软件的方法，充分发挥了微处理器的结构特点，运用函数查表、扩展精度运算等各种方法，不仅使控制程序满足了实时运行的要求，而且计算结果也有较高的精度。     

飞行器不确定系统鲁棒D-稳定控制分配策略

为降低建模误差及外部扰动对飞行器多变量不确定系统的影响,提出了一种闭环系统鲁棒D-稳定的动态混合控制分配策略。飞控系统采用模块化的设计思想,利用线性矩阵不等式方法设计了基于虚拟控制指令的鲁棒D-稳定输出反馈控制律;建立了多目标混合优化控制分配模型,推导并证明了该模型的等价实现形式,用于将虚拟控制指令协调分配到各个操纵面。仿真结果表明,该策略能够综合考虑各操纵面不同的物理约束和控制效能,具有较好的鲁棒性能。     

六自由度飞行器编队建模与控制

传统主从式编队常采用线性化反馈控制,很难满足复杂高精度空间飞行器编队要求。针对主从式飞行器相对平动和相对转动运动进行建模,进而得到统一的六自由度飞行器编从的非线性动力学模型。基于所得模型,设计了六自由度飞行器编队控制的滑模控制器和积分反推控制器,并给出基于Lyapunov的严格数学证明。仿真结果表明,控制器能够保证从飞行器六自由度运动跟踪误差的一致渐近收敛,为空间飞行器在轨服务等飞行器编队实际应用提供了理论参考。     

空天飞行器再入过程姿态预测控制律设计

针对一类多输入多输出非线性系统,设计了一种基于SDRE(state-dependent Riccati equation)的预测控制方法,并应用于空天飞行器再入过程的姿态控制律设计。SDRE是一种有效的非线性系统优化控制设计方法,利用SDRE的局部渐进稳定的特点,与有限时间预测控制律设计相结合,提出的控制方案保证闭环系统的稳定性。最后利用所提出的控制方案设计了空天飞行器飞行控制系统,并在高超声速条件下进行了仿真验证。仿真结果表明了控制方案的有效性。     

一类新型飞行器的气动数据模型

基于一类新型飞行器特有的几何外形结构,详细分析了其侧滑飞行可以等效为无侧滑飞行这一性质,根据这个性质,建立一个该飞行器的气动数据模型,这样此飞行器的侧滑飞行空气动力学系数就可以由无侧滑飞行的空气动力学系数折算得到,而飞行器的空气动力学系数通常是通过风洞实验得到的,由此可以节省风洞实验及费用。详细推导给出了侧滑飞行的空气动力学系数由无侧滑飞行的空气动力学系数得来的计算公式,最后的仿真研究验证了模型的正确性。     

基于控制分配的轮毂电机驱动电动车稳定性控制仿真研究

根据四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动/制动力矩独立可控的特点,采用层次化结构的控制分配方法优化分配驱/制动扭矩来提高车辆的操纵稳定性.控制器由运动控制器和控制分配器组成,其中运动控制器根据车辆状态产生所需总的纵向力和横摆力矩,控制分配器优化分配各轮上的驱/制动扭矩,同时考虑了各种执行器的约束条件.仿真结果表明:采用层次化结构的控制分配方法能充分利用了垂直载荷较大的轮胎摩擦圆,提高车辆的操纵稳定性.     

可重复使用航天器再入飞行在线可重构控制分配仿真研究（英文）

提出了带约束可重复使用航天器综合在线可重构再入控制分配方法。在给定可用控制力矩指令和舵面约束条件下,综合利用有效集理论,优化极值算法和链式控制方法,迅速生成包括气动舵面和反推力控制系统（RCS）发动机的控制指令,在线得到了满足所有控制约束且拥有高度精度的控制分配结果。可重构控制分配逻辑利用舵面失效参数特性,建立舵机状态监测系统,并依据分层消息处理机制得到重构控制指令,保证了航天器在舵面失效或操纵效能降低的情况下控制分配具有良好的精度。以某型可重复使用航天器为例,在考虑到舵面失效或操纵效能降低的情况下,通过不同算法的控制分配与仿真结果对比表明,该方法高效、快速、可靠。     

混合动力电动汽车控制策略的设计与仿真

在给定的道路循环下，考虑电池充放电平衡和发动机燃油经济性，提出了一种模糊逻辑控制策略。应用ADVISOR2002仿真软件建立控制策略模型，通过多种道路循环和不同的控制策略进行仿真分析。结果表明，模糊逻辑控制有较好的鲁棒性，能合理分配发动机和电动机的转矩，并保持电池SOC的变化在误差范围内。     

陆地车辆的磁流变半主动悬架模糊集成控制

分析了陆地车辆的磁流变半主动悬架系统的组成及其系统动力学模型。以平顺性、行驶稳定性与运动姿态控制为目标，讨论了半主动悬架的控制机理。提出了一种基于频率过滤、模糊控制和姿态误差增益控制的半主动悬架集成控制策略。设计的控制系统由外环和内环组成，外环系统设计机械系统的反馈理想阻尼力，内环系统实时计算电流驱动器的控制信号。磁流变减振器根据控制电流信号实时地产生阻尼力实现车辆控制目标。仿真结果表明，所设计的系统控制策略是有效的，同时也表明通过主动改变减振器阻尼力可以实现陆地车辆的性能控制。     

仿鸟扑翼飞行器动力学建模

针对仿鸟扑翼飞行控制算法设计和验证需要,建立了仿鸟扑翼飞行器的动力学模型和仿真系统.在建立仿鸟扑翼飞行器柔性翼模型的基础上,基于非定常空气动力学原理,用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力;估算了平尾产生的控制力矩.在分析惯性力的基础上建立了扑翼飞行器的状态空间方程,进而基于Matlab语言和Simulink环境设计了微型扑翼飞行器仿真系统,并给出了相应的仿真结果.     

虚拟微型扑翼飞行器建模仿真

针对扑翼飞行控制算法设计和验证需要，研究了扑翼飞行器数学建模和仿真系统建立问题。构造了一个虚拟微型扑翼飞行器（VFMAV：Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle），基于非定常空气动力学原理，用修正的准定常气动力计算模型估算出了翅膀扑动产生的高升力。分析惯性力的基础上建立了扑翼飞行器的状态空间方程，进而基于Matlab语言和Simulink环境设计了虚拟微型扑翼飞行器仿真系统（VFMAVS：Virtual Flapping wing Micro Air Vehicle Simulator），并给出了相应的仿真结果。     

混合动力FCEV控制策略的仿真研究

目前国内外都在深入研究燃料电池混合动力电动汽车(FCEV)，而FCEV的控制策略是更好的发挥FCEV的优势的一个关键。比较了FCEV与传统的汽车在整车性能上的不同，并从理论上分析了FCEV的能量分配和系统控制方式，用SIMULINK建立了一个FCEV的系统模型进行仿真，通过对仿真结果的分析验证了文中所迷的控制策略。