基于H∞最优控制理论的高超声速飞机纵向逆控制

针对高超声速飞机复杂的气动特性以及不确定的非线性模型,提出了基于H∞最优控制理论的逆控制方法。该方法将H∞最优控制的鲁棒性能与动态逆控制的非线性解耦控制能力有机结合,能够在复杂的飞行条件下,实现对高超声速飞机高度非线性解耦控制;同时还能抑制模型参数变化的扰动,从而确保了高超声速飞机的纵向稳定性,改善了其纵向模态的飞行品质。通过仿真实验验证了该控制方法的有效性。     

基于虚拟结构的分布式编队控制方法

提出一种用于编队机动运动控制的分布式编队控制方法。以虚拟结构为框架,在编队控制算法里加入队形反馈,邻近的分散编队控制器之间进行通信和协调,使得编队控制器既能控制编队机动运动速度,又能在编队机动过程中较好地维持队形。证明了该编队控制方法的收敛性。对有控制输入饱和约束的机器人组成的编队进行仿真,验证了该方法的有效性。     

高超音速飞机模型的仿真研究

为了掌握高超音速飞机复杂的动态特性,提出了一种研究高超音速飞机模型的新方法.该方法采用MATLAB插值函数和S函数分别估算和建立高超音速飞机的气动参数及其六自由度的微分方程组,并在不同高度和速度下计算飞行的平衡点,然后通过比较平衡条件与约束条件,近似得到了整个飞行过程的飞行包线.仿真研究表明,该方法适合用在高超音速飞机模型上,仿真结果与期望要求相符合.     

多运动体航天器旋量理论动力学建模与滑模控制

多运动体航天器系统各部分运动存在强烈耦合,这增加了动力学建模与控制难度。应用旋量理论与凯恩方程建立开环树状拓扑构型多运动体航天器通用的姿态动力学模型,有效简化系统运动学分析,计算量小,步骤清晰。针对系统强耦合,高度非线性的特点,设计基于逆系统的非奇异最终滑模控制器,完成系统各运动体姿态机动控制。首先,针对动力学方程设计α阶逆系统与原系统组成伪线性系统,完成精确反馈线性化的过程。然后,应用非奇异最终滑模控制器实现系统姿态机动控制,保证系统状态误差在有限时间内收敛到零。算例仿真结果验证了方法的有效性。     

火星探测无人机建模与切换控制

火星无人机是未来深空探测的发展方向之一. 该文针对火星探测无人机建模与切换控制进行研究,概述火星探测无人机的运行过程,建立火星探测无人机的数学模型,分析带伞飞行和无伞飞行的稳态性能,设计姿态和高度控制系统,实现火星探测无人机的切换控制. 仿真研究表明所建模型稳定可行,所提切换控制方法能保证切换过程的安全性和稳定性.     

高超音速飞机总能量控制系统的设计和应用

为了解除高超音速飞机飞行速度与航迹角之间的强耦合,设计了基于总能量原理的飞行控制系统,该原理的核心思想是采用高超音速飞机发动机的推力来控制总能量,而升降舵用于调节总能量的分配,通过协调升降舵和发动机节流阀调定指令,达到合理增加和分配能量的目的,确保其具有良好的非线性解耦控制能力及强鲁棒性能.仿真结果表明,本文所设计的控制系统对于高超音速飞机是可行的.     

面向复杂多任务的异构无人机集群分组调配

针对复杂多任务下的异构无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群分组调配问题,提出一种基于改进K均值和延迟接受(deferred-acceptance, DA)算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节,通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K-means聚类的精度,并设计余量裕度下的分组均衡性调整策略,在最优性的前提下提高分组的均衡性。在集群匹配分组环节,改进了DA算法,通过任务倾向的偏好列表快速生成预中选方案,并设计两阶段冲突消除来保证匹配的稳定性和收敛性。仿真实验表明,所提方法能够快速有效地解决复杂多任务下的UAV集群分组调配问题,具备良好的最优性和时效性。     

非线性动态逆控制在高超飞控系统中的应用

与传统飞机不同,高超音速飞机的推进系统与机体相互整合,导致高超音速飞机模型是严重非线性的,并且输入输出之间存有耦合.该文应用非线性动态逆控制来设计高超音速飞行控制系统,以求为其提供满意的非线性解耦控制能力,维持良好的纵向稳定性能.仿真研究表明该方法满足其控制系统的要求.     

双星载旋转机构非确定等价鲁棒自适应控制

针对航天器携带的两副旋转机构同时姿态机动的精确控制问题提出一种鲁棒自适应控制方法.从关联系统的角度建立系统动力学模型,有效精确描述系统内各刚体动力学耦合项与非耦合项.采用“航天器本体姿态稳定、同时各旋转机构姿态机动”的复合控制策略:考虑到航天器本体转动惯量参数无法精确获得,应用非确定等价自适应控制方法设计姿态稳定控制器,在确保姿态全局渐近稳定的同时有效令不确定参数估计值精确逼近真实值或进入特定集合;考虑到各旋转机构姿态机动时受到航天器本体动力学耦合的影响,设计了鲁棒H∞姿态机动控制器以抑制动力学耦合的作用.仿真结果验证了所提出方法的有效性.