无人机神经网络动态逆控制器设计研究

针对无人机动态逆控制器存在的明显缺陷,采用在线神经网络对逆误差进行补偿,设计了神经网络动态逆控制器.构造了一种单隐层神经网络结构,证明了整个闭环系统的稳定性,给出了稳定的在线神经网络权值调整算法.通过仿真验证了该方案的鲁棒性、对故障的适应性以及在作动器纯延时下的响应性能,证明了在线神经网络对动态逆控制器具有明显的改善作用.对于无人机先进飞行控制系统的设计研究具有重要的参考价值.     

高超声速飞行器新型预设性能控制器设计

针对强不确定、多约束条件下高超声速飞行器的控制性能问题, 提出一种新型、同时保证高超声速飞行器瞬态响应和稳态性能的鲁棒预设性能控制器设计方法。首先, 设计一种新型、时变、对数型障碍Lyapunov函数, 结合动态面法, 在保证高超声速飞行器高度和速度子系统稳态跟踪误差精度的同时, 还能确保其收敛速度、超调量等瞬态响应性能；与传统的预设性能方法相比, 该方法无需误差转化, 降低了设计的复杂度。然后, 针对模型和外部扰动不确定问题, 设计了自适应、非线性干扰观测器对不确定的上界进行估计并引入控制律。此外, 还引入辅助误差子系统, 降低高超声速飞行器执行机构饱和对闭环系统的影响。最后, 通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有状态均有界。仿真结果验校了本文控制器设计的有效性。     

基于DSP和FPGA的静电悬浮加速度计控制器设计

针对静电悬浮加速度计高稳定悬浮控制和极微小加速度信号处理需求，设计了一种基于数字信号处理（digital signal processor,DSP)和现场可编程门阵列（field programmable gate array,FPGA)的加速度计控制器。该控制器采用DSP作为主控芯片，FPGA为辅助控制芯片。基于加速度计的工作特性，设计了一种加速度计工作模式切换控制策略，可根据加速度计当前工作状态，自动或者手动切换工作模式。基于加速度计的工作原理和测量需求，设计开发了基于FPGA的比例、积分、微分(proportional integral derivative,PID)控制算法和有限冲击响应(finite impulse response,FIR)滤波算法。为验证该控制器的控制性能，开展了地面高压悬浮实验。结果表明，该控制器及控制算法可以快速准确地实现加速度计稳定悬浮控制和模式切换，并且可以实现软件在轨重构和控制参数在轨更新，为后续重力场探测、空间引力波探测以及自主导航等提供了工程参考依据。     

模糊免疫PID与常规PID的Matlab仿真比较与分析

免疫控制器是以生物免疫系统的功能、特点和作用机理为基础而设计出的系统。文章运用免疫反馈系统的原理和模糊控制理论在传统PID控制基础上设计出一种模糊免疫PID控制器,并在MATLAB环境下进行了仿真分析。仿真结果表明,模糊免疫PID控制器的控制性能优于常规PID控制器,即使在外界干扰和系统工况发生变化时,也具有很好的响应特性。     

多目标非脆弱鲁棒控制器在飞行控制系统中的应用

针对飞行控制系统中存在的多种不确定性,提出了飞行控制系统的多目标非脆弱鲁棒控制器的控制方法。由系统的H2性能、H∞性能、区域极点配置和保性能控制四种控制目标,用线性矩阵不等式(LMI)法导出多目标鲁棒状态反馈控制器的存在条件,同时考虑了飞行控制系统中控制器增益的加性摄动,设计的控制器实现了系统的四种性能指标优化。仿真实验结果表明:该控制方法有较强的鲁棒性。     

再入机动飞行器自适应轨迹线性化控制

针对一类多输入多输出模型不确定系统,提出了一种基于广义模糊神经网络的自适应轨迹线性化控制方法(ATLC).针对再入机动飞行器(MRV)进行了控制器设计和分析.MRV气动参数存在较大的不确定,这会导致轨迹线性化控制器(TLC)鲁棒性能下降.利用广义模糊神经网络(G-FNN)在线补偿系统的非线性建模不确定,改善了控制器性能.基于Lyapunov稳定性理论,证明了ATLC闭环控制系统的稳定性.仿真结果表明自适应轨迹线性化控制系统在飞行器气动参数大范围摄动时仍具有鲁棒性和稳定性,验证了所提出的控制策略的有效性.     

欠驱动航天器编队重构的切换神经网络控制

针对圆轨道欠驱动航天器编队重构问题,将传统的自适应神经网络控制器和自适应滑模控制器相结合,设计了一种切换神经网络控制器,用以跟踪由伪谱法求解得到的航天器编队重构的最优开环控制轨迹。自适应神经网络控制器在活跃区域内工作,利用径向基神经网络(RBFNNs)近似动力学系统中的不确定项,自适应滑模控制器在活跃区域外工作,利用自适应律来估计近似误差上界,并采用李雅普诺夫方法证明了闭环系统稳定性。数值仿真结果表明切换神经网络控制器可在欠驱动条件下实现编队重构,与线性滑模控制器相比,实现了控制器快速、高精度、强鲁棒等控制性能。     

基于FPGA的模糊PID控制器的设计

本文提出了一种基于VHDL描述、FPGA实现的模糊PID控制器的设计,使用自顶向下的设计流程完成了控制器的VHDL设计,并在一个具体的FPGA芯片上实现了该控制器.由于采用了模糊自整定参数技术和增量式PID算法,本设计既降低了FPGA的资源耗费,又改善了传统PID控制器的控制性能.     

改进响应面法及其近似性能研究

如何提高近似函数的近似性能是多学科设计优化问题的一个重要研究方向,采用多项式响应面法和径向基甬数结合的方法有效提高了函数近似性能.多项式响应面法(Response surface Method,RSM)在对采样点构建插值曲面时,对结果中的残差并未进行处理,从而导致了部分信息的丢失.径向基甬数(Radial Basis Function,RBF)插值有效地利用了样本点的信息,但却无法提供待拟合曲面的梯度信息.改进响应面法(Improvecl Response surface Method,IRSM)通过对RSM方法的残差进行RBF插值处理,可以在增加有限计算量的条件下提高近似精度.并可提供待拟合曲面的近似梯度信息.测试结果表明,IRSM方法的近似精度随着样本点的增多而显著提高.在样本点较少的时候,IRSM方法的近似性能明显高于RSM方法的近似性能,但可能低于RBF方法的近似性能;而当样本点较多时,IRSM方法的近似性能显著高于RSM方法和RBF方法.     

基于LMI方法的导弹变增益状态反馈H∞控制

针对传统变增益控制方法只适用缓变系统,在整个参数空间不能在理论上保证稳定性和性能的缺陷,提出了一种基于LPV模型的状态反馈H∞控制方法,该方法通过在整个参数空间寻找单一Lyapunov函数以保证系统的稳定性,同时,为了保证系统响应的动态特性,控制过程中把闭环极点配置到指定区域内。控制器的解算可转化成一系列的线性矩阵不等式(LMI),易于实现。最后的仿真结果表明,基于该方法设计的控制器具有良好的性能。     

高精度伺服系统基于Fuzzy决策的专家变模态控制

本文简要回顾了具有双积分模型的电流驱动直流机电伺服系统的传统设计方法，设计了基于Ｆｕｚｚｙ决策的专家变模态控制器。该控制器积累了伺服系统设计的一些经验，具有一定的“社会智能”，可以在系统运行的不同阶段自发地选用合适的控制律，组合简单的控制方法实现高品质控制。体现了将控制任务分解成子任务分阶段完成的思想。实例仿真及实验结果说明了该方法的有效性     

控制受限的挠性航天器姿态机动自适应变结构输出反馈控制

针对挠性航天器飞轮输出力矩受限情况下的姿态机动问题，提出了一种仅利用输出信息的自适应变结构输出反馈控制方法。在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上，给出了滑模存在条件以及自适应变结构输出反馈控制器设计的方法，并采用Lyapunov方法分析了滑动模态的存在性及稳定性。最后，将本文提出的控制方法应用于挠性航天器的姿态机动控制，并与传统的控制方法进行比较。数值仿真研究：在反作用飞轮的控制受限条件下，完成姿态机动的同时，有效地抑制挠性附件的振动；此方法具有设计简单、易于实现和鲁棒性好等特点。     

SAR图像伪加性相干斑噪声统计特性

研究了SAR图像加性模型中伪加性相干斑噪声分量的统计特性。分析了SAR图像中真实信号分量和乘性相干斑噪声分量的统计特性;在此基础上结合Edgeworth展开式和以Mellin变换为基础的第二类型特征函数及其对数累积量详细推导了伪加性相干斑噪声概率密度函数的近似表达式;各信号分量的概率密度函数中的参数采用对数累积量方法进行估计。最后利用SAR实测数据仿真分析了伪加性相干斑噪声的统计特性。实验结果表明,乘性的相干斑噪声转换为加性噪声后,其统计特性非常接近于高斯分布。     

线性调节器鲁棒设计法

本文将文献最优控制系统设计加权阵的选择方法推广到鲁棒控制系统设计,进而得到鲁棒控制系统设计的一种新方法。本方法适用于输出反馈系统的最优和鲁棒设计,从而使文献最优全状态反馈系统设计方法成为其一个特例。一个具体实例显示出本方法设计结果具有较文献设计结果较优的性能。     

Overview and status of a mirror fusion propulsion system design study

The main goal of this paper is to describe and emphasize the important discoveries made since 1986 in the engineering design of space fusion propulsion plants.

Among the important discoveries are four fundamental design principles (DPs) which should be used when adapting candidate Earth-based fusion-electric power plants to propulsion in space.

1. DP1. Maximize direct access to space for waste radiation.

2. DP2. Operate components as passive radiators whenever possible.

3. DP3. Optimize the plasma characteristics for best specific jet power

4. DP4. Optimize mission capability versus lifetime-mass-to-orbit (LMTO).

Another discovery is a design philosophy called IDEAs (Integrated Design Environment Algorithms) which is a tool for discovering new fundamental design principles.

These discoveries allowed us to adapt, and then to optimize, an earth-based fusion-electric magnetic-mirror-fusion reactor concept for propulsion in space. The resulting design is called the Mirror Fusion Propulsion System (MFPS); and its design status is reviewed.

This work can be used as a general road map for others attempting to convert earth-based designs to propulsion in space. It also has applicability to matter-antimatter propulsion systems engineering.     

倾斜转弯导弹耦合通道控制研究

倾斜转弯（BTT）导弹的俯仰与偏航通道之间存在着强烈耦合，使得根据经典控制理论的自动驾驶仪三通道独立设计方法遇到一定困难。基于局部模型跟踪理论，研究了倾斜转弯导弹的耦合控制问题，提出了一种新的自动驾驶仪设计方法，该方法能有效地提高导弹控制精度和快速响应能力。     

空间飞行器基于模糊逻辑的连续滑模控制

针对空间飞行器姿态控制系统的有模型不确定性和外来干扰的特点，通过组合滑模控制和模糊控制，提出了一种新的非线性控制系统设计方法。仿真结果表明本文的模糊滑模控制，不仅具有常规滑模控制的优点，而且克服了常规滑模控制所固有的抖振现象。     

固体发动机可靠性设计面临的问题及其解决方法

针对可靠性设计没有数据导致可靠度无法计算的困难,提出放弃可靠度而使用事件流分析来控制产品可靠性的方法,该方法将产品主事件分解为一系列的事件,任何一个事件都可以分为应力(L)、应构(G)、应变(B)和传递(D)4个要素,每个要素都可以提出一些可测量的工作控制指标,只要能够确保每个工作控制指标符合设计意图,就能控制产品不出现故障。根据这种观点,提出了发动机可靠性设计的事件流分析技术,先按照事件发生顺序一步步地分析产品工作中会发生的各种事件,每个事件都用LGBD的结构展开,然后分析监测每个要素需要的测量参数,以及控制每个要素需要的设计参数,从而确定完备的工作控制指标体系,并确定可靠性试验方案。该方法放弃了可靠性模型,代之以事件流模型,为可靠性设计提供一种全新方法。     

基于改进增益规划法的导弹稳定控制回路设计

定点设计和多点拟合是利用传统增益规划法进行控制回路设计的基本环节。针对传统增益规划方法中存在的问题 ,本文将基于遗传算法的特征点处控制系统参数设计方法和基于神经网络的稳定控制律拟合方法组合在一起 ,形成一种改进增益规划方法用于导弹稳定控制回路设计 ,以克服原有设计方法中人工试凑较多的弊端 ,降低人为因素对设计工作的影响 ,实现设计工作程序化、自动化和通用化。     

Following the water,the new program for Mars exploration

In the wake of the loss of Mars Climate Orbiter and Mars Polar Lander in late 1999, NASA embarked on a major review of the failures and subsequently restructured all aspects of what was then called the Mars Surveyor Program--now renamed the Mars Exploration Program. This paper presents the process and results of this reexamination and defines a new approach which we have called "Program System Engineering". Emphasis is given to the scientific, technological, and programmatic strategies that were used to shape the new Program. A scientific approach known as "follow the water" is described, as is an exploration strategy we have called "seek--in situ--sample". An overview of the mission queue from continuing Mars Global Surveyor through a possible Mars Sample Return Mission launch in 2011 is provided. In addition, key proposed international collaborations, especially those between NASA, CNES and ASI are outlined, as is an approach for a robust telecommunications infrastructure.