基于相似反对称结构的大角度机动姿态控制器设计

针对航天器在大角度机动模式下的姿态控制问题.提出两种以相似反对称非线性结构作为期望闭环系统结构的姿态控制器设计方法.第一种方法是一种直接构造方法,其关键思想是利用运动学子系统的零输入稳定性,使设计一步完成,而且得到的控制器具有简单的结构.在第二种方法中,姿态误差的积分变量被引入姿态运动模型中,然后进行面向系统结构的逆推设计,得到含有积分作用的姿态控制器,与常规逆推设计的姿态控制器相比,设计过程较简单.仿真结果表明了设计方法的有效性.     

基于AFDX网络的飞行管理仿真系统

系统建模与数字仿真是大型客机飞行管理系统研发的重要阶段.初步建立了基于航空电子全双工交换式以太网(AFDX,Avionics Full-Duplex Switched Ethernet)的飞行管理系统分布式实时仿真系统模型.对飞行计划、飞行导引、轨迹预测、性能计算、综合导航、导航数据库、综合显示等核心功能进行了分析建模和算法开发.并在此基础上对飞行管理计算机、综合导航系统、自动飞行系统等仿真子系统进行了设计,在满足实时性要求的前提下,基于AFDX网络与分布式仿真结构实现了对以飞行管理计算机系统为核心的航空电子仿真系统的集成,给出了一种通用的、基于AFDX网络的飞行管理系统分布式仿真框架.仿真系统的运行结果证明:基于AFDX网络的分布式仿真结构能够有效满足实时性要求,提高网络通信性能.      

一种小卫星模拟装置的动态模型辨识

针对一种小卫星模拟装置的动态模型辨识问题,提出了一种多变量两阶段辨识方法。在对该单轴小卫星模拟装置控制系统进行激励信号选取和实验设计的基础上,利用这种方法对反映模拟装置动态特性的低阶广义姿态模型进行了辨识,并用实验数据进行了模型检验。此模型为该小卫星模拟装置的控制器设计和状态估计提供了重要的依据。通过单轴小卫星模拟装置的辨识实验验证了这种辨识方法的有效性。
     

一种针对结构损伤的非线性容错飞行控制方法

飞机结构损伤会引起气动参数变化,进而影响系统的静稳定性和控制精度。针对具有多输入的非线性飞机模型,利用带有二阶命令滤波器的自适应反步控制方法在线估计飞机气动参数,补偿结构损伤导致的气动参数变化对控制系统的影响,以实现容错飞行控制功能;引入的命令滤波器可以避免反步控制中复杂的求导运算。从理论上分析证明了带有二阶命令滤波器的自适应反步控制的闭环系统稳定性,并给出了控制跟踪误差的理论上界和二阶命令滤波器频率参数选取的下界。通过一个大型客机垂直尾翼脱落场景的仿真实验,验证了所提容错控制方法的有效性。     

基于模态性能指标的三轴稳定姿态控制

主要研究非线性三轴稳定姿态控制器的设计,首先由航天器姿态运动的运动学方程和动力学方程建立其微分方程模型,以一组姿态误差微分方程表示的模态性能指标作为系统综合的目标,求解出一个包含干扰项的控制器.通过设计干扰观测器,得到一个非线性PID控制器.理论分析和仿真实验表明,各通道的跟踪性能和抗扰性能可以分别进行调节,而且被调参数意义直观,参数调节容易,适于工程应用.