变体飞行器连续平滑切换LPV控制

针对一类翼展可变飞行器的控制问题,提出了一种连续平滑切换线性变参数(linear parameter varying, LPV)控制器的设计方法。将变体飞行器建模成以翼展变形率为时变参数的LPV系统,通过对时变参数进行具有重叠特性的区间划分,设计平滑切换控制器。结合参数依赖的多李雅普诺夫函数和平均驻留时间方法,给出了保证切换LPV系统指数稳定的充分条件。由于考虑了时变参数的渐变特性,使得系统的切换律没有平均驻留时间的限制,降低了结论的保守性。仿真结果表明,运用所设计的控制器,当翼展连续变化时,变体飞行器状态稳定且切换过程平滑,控制性能良好。     

再入机动飞行器最优轨迹设计与跟踪

提出了一种再入机动飞行器（maneuvering reentry vehicle, MRV）的最优制导与控制方案。针对MRV再入机动轨迹优化问题,提出了新的基于Gauss伪谱优化方法的分段优化策略;由产生的最优参考轨迹,生成系统的外环最优制导指令。接着利用轨迹线性化控制（trajectory linearization control, TLC）方法设计系统的内环控制律。基于MRV完整的非线性六自由度模型,仿真表明提出的再入轨迹优化设计方法是有效的,而且内环TLC控制器可以准确地跟踪外环的最优制导指令和最优轨迹,并对系统未建模特性和参数不确定性具有一定的鲁棒性能。     

空天飞行器再入姿态模糊切换多模型控制

针对多模型切换控制在切换边界处的不平滑性,提出了一种模糊切换多模型控制。将其输入空间划分为若干个模糊区域以使区域边界模糊化,在各区域内设计局部T-S模型和控制器。根据所选定的变量将相应的区域控制器切换为全局控制器,由于控制器切换是在模糊了的区域边界处进行的,故保证了切换过程中系统状态轨迹的平滑性。利用该控制方案为空天飞行器设计了再入姿态飞行控制系统,高超声速飞行条件下的仿真实验证明了方法的有效性。     

基于异步切换的飞行器网络控制系统故障检测

针对网络化飞行器故障检测系统在多工作点间切换情况,考虑时延和丢包导致的滤波器切换时刻滞后于飞行器模型切换时刻问题,提出一种基于异步切换系统的故障检测算法。将网络环境下大包线内多工作点飞行器建模为异步切换系统,基于李亚普诺夫函数和平均驻留时间法,给出了具有异步切换形式的故障检测系统全局一致渐近稳定的充分条件,进一步利用线性矩阵不等式（linear matrix inequation, LMI）工具求取滤波器参数。数值仿真验证并分析了所提方法的有效性。     

变体飞行器变形辅助机动的建模与滑模控制

以伸缩翼变体飞行器为对象,研究了机翼伸缩辅助机动飞行的建模与控制问题。建立了飞行器气动参数与翼展变形率的函数关系,将机翼伸缩视为辅助操纵方式,构建了变形辅助机动的动力学模型。针对飞行器模型高度非线性的特点和机翼伸缩等会引起复合干扰的问题,提出了一种基于反馈线性化的非奇异动态终端滑模控制(non-singular dynamic terminal sliding mode control,NDTSMC)策略,在保证有限时间收敛的基础上,通过对切换信号的积分作用消除抖振,实现对不确定性的抑制。仿真结果表明,非奇异动态终端滑模控制方法能提高变体飞行器的控制精度和鲁棒性能,更好地消除抖振;变形辅助机动的变体飞行器比常规飞行器具有更强的机动性能和抗干扰能力。     

高超声速飞行器切换多胞系统自适应跟踪控制

针对保证大包线稳定飞行的高超声速飞行器轨迹跟踪控制器设计问题,提出了一种多回路切换多胞自适应跟踪控制方案。基于运动模态在频率上存在显著的时标分离特性,将高超声速飞行器的状态分成内外回路进行设计,考虑到干扰及外回路对内回路的不确定影响,采用增益调度与自适应控制结合的方法设计了内外回路控制器。该方法解决了将该飞行器切换多胞系统作为整体设计时无法综合出保证全局稳定控制器的问题,并且降低了控制器设计的复杂性。仿真结果表明,闭环跟踪系统在工作包线内具有良好的动态响应品质与稳态跟踪性能,从而验证了控制方案的有效性。     

基于干扰观测器的再入飞行器切换多胞控制

针对再入飞行器飞行包线跨度大,系统不确定性及强干扰的特点,提出了一种基于干扰观测器的切换多胞控制方法。将再入飞行器建模为切换多胞系统,并将系统中的不确定项和干扰项等价为复合干扰。提出基于自适应Super-Twisting算法的干扰观测器对系统复合干扰进行估计,并在控制器设计中进行补偿,抑制复合干扰对系统的影响。利用Lyapunov函数方法证明了考虑复合干扰情况下闭环切换多胞系统全包线内的稳定性。数值仿真结果表明,该方法对于系统不确定和干扰具有较强抑制效果,能够实现对指令信号的精确跟踪。     

基于组合非线性反馈机器人控制吸引域评估

在机器人的关节空间轨迹控制跟踪控制中,全局渐近的控制方法在存在驱动器饱和与摩擦扰动时,很难得到理想的控制效果.针对组合非线性反馈与计算力矩相结合的控制方法,研究了机器人驱动器存在输入限制时的吸引域评估方法.用Ricatti方程迭代法设计线性增益,以获得尽量大的吸引域,仿真结果证明了所提方法的有效性.     

大落角机动目标逆轨拦截最优滑模制导律设计

针对阵地防空中大落角机动目标较难拦截的问题, 首先采用最优控制理论设计了具有攻击角约束的最优制导律, 为提高最优制导律的鲁棒性,结合变结构控制理论设计了带攻击角约束的最优滑模制导律。考虑到目标弹道倾角通常难以测量的问题, 采用扩张状态观测器对目标弹道倾角进行估计。基于李雅普诺夫稳定性理论对最优滑模制导律进行稳定性分析, 设计了能保证系统稳定的参数变化函数。仿真结果表明, 最优滑模制导律能以期望的攻击角和较小的脱靶量命中目标, 制导过程中指令变化较为平稳, 对目标的加速度机动具有较强的鲁棒性。     

对飞行器高速高精度控制中计算技术的探讨

针对飞行器向高速高精度控制的方向发展的需求,对支撑其发展的计算技术领域中的几个重要方面进行了探讨,主要包括算法的研究、飞行器控制系统处理器芯片的设计、编程语言的选择、软件的设计等。其中对飞行器软件中算法的优化、飞行器控制系统中最小结构专用芯片的设计等进行了说明。     

挠性航天器旋转机动的输入成形变结构控制

研究了挠性航天器单轴旋转机动的输入成形变结构控制方法。该方法首先根据带扰动估计的滑模控制(SMCPE)方法,导出了针对刚体模型设计的、对系统模型不确定性以及非线性扰动具有较强鲁棒性的SM-CPE控制律,并在分析等效系统的基础上,提出了基于输入成形的变结构控制方案。该方案通过指令的输入成形,使得航天器能按照指定的性能机动,同时对机动过程中的弹性振动和残余振动具有较快的抑制作用。指令的输入成形是通过不断地改变滑动模超平面实现的,本文给出了一种改变该超平面的分段取固定值的算法。同时给出了设计该控制律的数字仿真实例,并作了比较,仿真结果验证了该设计的有效性。     

考虑作战能力的飞机生存力权衡设计

针对飞机生存力设计是一个效益与代价的综合权衡过程,提出了一种包含飞机敏感性、易损性和作战能力的生存力权衡设计模型。推导了考虑飞机作战能力的生存力计算公式,基于雷达发现概率、导弹击中概率、破片杀伤概率以及飞机作战能力的计算模型,建立了以飞机生存力最大为目标,以重量代价为约束条件,以飞机雷达散射面积、装甲质量以及挂载武器质量为优化变量的飞机生存力权衡设计模型,并应用粒子群优化算法对模型进行求解。算例分析表明,所建立的模型符合实际、易于实现,可以为飞机生存力的权衡设计提供参考。     

新型六旋翼飞行器的轨迹跟踪控制

针对新型六旋翼飞行器,提出一种轨迹跟踪控制策略。首先,给出了六旋翼飞行器的运动学模型和动力学模型,同时给出存在复合干扰情况下的运动学模型,并提出了一种新的复合干扰估计算法,该算法是由干扰估计误差驱动而非传统的状态跟踪或者预测误差。随后,设计了飞行器动力学和运动学模型的backstepping控制器,在动力学模型的控制器设计中将指令滤波和线性跟踪微分器用于其中,以提高系统对控制指令的响应速度。最后,通过仿真验证实验,验证了所提干扰估计算法和轨迹跟踪策略的正确性和有效性。     

Novel robust control framework for morphing aircraft

This paper develops a robust control methodology for a class of morphing aircraft,which is called innovative control effector(ICE) aircraft.For the ICE morphing aircraft,the distributed arrays of hundreds of shape-change devices are employed to stabilize and maneuver the air vehicle.Because the morphing aircraft have the inherent uncertainty and varying dynamics due to the alteration of their configuration,a desired control performance can not be satisfied with a fixed feedback controller.Therefore,a novel control framework including an adaptive flight control law and an adaptive allocation algorithm is proposed.Firstly,a state feedback adaptive control law is designed to guarantee closed-loop stability and state tracking in the presence of uncertain dynamics caused by the wing shape change due to different flight missions.In the control allocation,many distributed arrays are managed in an optimal way to improve the robustness of the system.The scheme is used to an uncertain morphing aircraft model,and the simulation results demonstrate their performance.     

Near time optimal control with perturbation estimation for flexible spacecraft slewing maneuvers

1.INTRODUCTION Inrecentyears,therehasbeenconsiderableinterest inmodelingandcontrolofflexiblespacecraft.Thisis contributabletotheuseoflightweightandslender materialsforthespeedandfuel efficiencypurposes. Inmanyapplications,sophisticatedcontrolalgo rithmsarerequiredtomakeoptimaluseofmaximum torqueavailablefortimeminimizationmaneuvers, thistimeminimizationcontroloftenresultsinabang bangcontrolthatcanbeimplementedinaerospaceap plicationsusingon offthrusterjetstechnology.But unfortunately,t…     

舰载机模块化弹药调度方案优化设计

舰载机模块化弹药存储和调度是未来发展的主要趋势之一。模块化弹药调度与整弹调度相比,调度对象的数量成倍增加并且多了一个弹药装配环节,使调度工作的难度呈指数级增长。针对模块化弹药调度问题,建立以任务完成时间最小化和各舱室与升降机平均工作时间最小化为优化目标,以各模块调度次序、机器选择和调度起始时间为约束条件的舰载机模块化弹药调度模型,设计递推法计算任务完成时间,并使用改进的遗传算法对模型进行求解,结合模块化弹药特点优化多层编码方式,使染色体更加完整地表达弹药在各个阶段的信息。通过仿真验证,所提的舰载机模块化弹药调度方法生成的调度方案具有可行性。     

飞机纵向姿态自抗扰控制器的设计及参数优化

将自抗扰控制器用于飞机的纵向姿态控制。在自抗扰控制器(ADRC)参数优化方面,根据参数变化对系统性能的影响,采用二进制遗传算法自动优化,弱化了ADRC参数整定对经验的依赖程度。在两种飞行状态下的仿真及抗干扰测试表明,控制器具有较强的鲁棒性和抗干扰性,系统具有良好的动态和稳态性能。