特征结构配置法在输出反馈控制器设计中的应用

现代控制理论中的特征结构配置法(Eigenstructure Assignment),揭示了线性定常系统状态反馈控制规律的设计能力,并向设计者提供了充分的设计自由度。本文介绍了一种利用特征结构配置法进行输出反馈控制器设计的算法。当n阶r个输入m个输出的线性定常系统满足关系r+m>n时,运用该算法可以获得配置任意希望闭环特征值集合的线性输出反馈控制规律,并具有一定的特征结构配置自由度;对于不满足r+m>n的系统,利用积分器增广可以获得比Luenbetger状态估计器阶数低的动态输出反馈控制器,以实现闭环特征值任意配置。该算法容易用数字计算机编程实现。     

基于改进QFT方法的直升机飞行控制与仿真

针对直升机飞行包线上由对象数学模型的大范围变化带来的系统不确定问题,采用一种改进的定量反馈理论(QFT)方法进行直升机飞行控制器设计。首先利用H∞回路成形方法实现系统不同控制通道的解耦,将多输入多输出问题转化为单输入单输出问题,然后针对每个单输入单输出系统采用QFT方法进行控制器设计,从而简化QFT的设计过程提高控制效果。将该方法应用于UH-60A直升机的飞行控制,设计了该型直升机在五种飞行状态下的全包线飞行控制器。仿真结果表明:所采用方法具有良好的控制效果,验证了该方法的有效性。     

飞行控制系统的仿人智能控制

本文讨论了仿人智能飞控系统的设计,提出了系统的基本结构,仿人智能控制的基本原则,特征模型的划分和智能控制规律的构成。据此,针对某型飞机设计了仿人智能飞行控制系统的知识库、数据库、规则库和推理机构。同时,用数字仿真证明了这种系统具有优良的控制品质,很强的鲁棒性和适应性,以及良好的解耦能力。     

非线性飞行控制律设计中的分支裁剪技术

研究了非线性飞行控制律的全局连续设计方法--分支裁剪技术.该方法以分叉分析和连续算法计算得到的飞行动力学系统平衡图为基础,采用特征结构配置方法设计全局调参的纵、横航向解耦反馈控制律,满足飞行品质要求,从而裁剪偏离运动对应的平衡分支;应用前馈控制修改平衡图的主分支形状,使系统输出根据设计要求跟踪操纵输入指令.控制律设计和仿真计算结果表明,采用分支裁剪技术可以系统把握飞行动力学系统的全局特性,在整个包线范围内便捷地设计初步的飞行控制律,为现代飞行器设计阶段的气动布局评估、控制效能确定、设计参数选择等研究工作提供基础.     

综合火力/飞行控制系统的仿人智能控制

本文介绍了综合火力/飞行控制系统的仿人智能控制。首先给出了智能控制系统的数学模型,然后较深入地研究了耦合控制器的结构与设计,详细地论述了控制器中各功能模块(特征识别模块、知识库、规则库、数据库、推理机等)的原理与设计内容,并讨论了相应的控制模式的选取及特征模型的划分,最后对包含耦合控制器的系统,考虑不同的飞行状态条件,进行了计算机仿真。仿真结果表明,所设计的智能控制结构能很好地模拟飞行员的控制行为并具有满意的控制品质。     

空空导弹自适应飞控系统的定量反馈理论设计

讨论了空空导弹自适应飞行控制系统的定量反馈理论控制设计问题。首先，简要介绍了传统的定量反馈理论（ＱＦＴ）设计方法与步骤；然后，提出了一种改进的ＱＦＴ设计方法，该方法结合了变增益和ＱＦＴ设计的优点，综合考虑了飞行范围、控制器复杂程度以及闭环特性要求之间的平衡，从而保证了整个飞行范围的鲁棒性能要求；最后，用该方法设计了一个使用捷联惯导的空空导弹自适应飞行控制系统，通过仿真验证了该方法的正确性和优越性。     

神经网络自适应控制在攻击直升机中的应用

研究了神经网络自适应控制在直升机飞行控制系统中的应用。首先将直升机姿态角系统划分为快慢回路 ,并分别采用动态逆方法进行设计 ;针对动态逆方法的优点和不足 ,提出了小波神经网络自适应逆控制方案 ,把BP小波神经网络和基于李亚普诺夫稳定的小波神经网络分别应用于直升机飞行控制系统中 ;最后对典型机动飞行进行了仿真 ,说明小波神经网络方法应用的正确性和有效性。仿真结果证明 ,本文采用的小波神经网络自适应控制方法效果好 ,具有工程应用价值     

定量反馈理论在鲁棒与容错飞行控制系统中的应用

定量反馈理论（Quantitative feedback theory,QFT）作为一种新颖的频率域鲁棒控制技术，综合考虑了对象的不确定性范围和对系统的性能指标要求，以定量方式在Nichols图上展开分析与设计，从而保证了设计结果具有稳定鲁棒性和理棒性。而当飞机控制舵面局部受损或失败时，飞机模型气动导数所受的影响可看作是不确定对象鲁棒性问题的扩展，因此，考虑舵面受损与失效时的容错习行控制系统也可用QFT方法进行分析与设计。本文在讨论QFT原理与设计方法的基础上，以某型无人驾驶飞机的纵向飞行控制系统为例，对鲁棒和容错飞行控制技术进行了分析、研究与设计，获得了满意的设计与仿真结果。     

输入输出反馈的应用──倒摆系统控制器的设计

输入输出反馈是一种常用的控制器设计方法。文中着重讨论了单输入多输出系统的输入输出反使问题，根据输入输出反馈系统的结构，利用丢番方程和矩阵简约方法，讨论了极点配置方法．该方法充分利用了单输入多输出系统的特点，简化了一般的多变量系统的极点配置方法，使其应用更加简单方便。在此基础上，文中针对倒立摆系统，给出了一个应用例子，并且进行了数字仿真。结果表明，根据该方法设计出来的控制器，控制效果良好。     

基于自适应逆的微型飞行器飞行控制系统

飞翼式微型飞行器由于尺寸小、速度低、气动布局特殊和飞行环境复杂多变,其飞行力学具有显著的非线性和非定常特性,传统的控制方法已不能满足要求.本文运用时标分离理论,设计了快变量和慢变量动态逆,同时引入在线神经网络补偿动态逆误差,并采用伪控制补偿器消除作动器和自适应单元之间的相互影响,在此基础上提出了飞翼式微型飞行器的自适应飞行控制系统,并与采用动态逆-PID控制方法设计的飞行控制系统进行比较.仿真结果表明:基于自适应逆的飞行控制系统,具有较强的鲁棒性和指令跟踪能力,比动态逆-PID飞行控制系统更适合于微型飞行器.     

线性多变量系统闭环特征结构的最优配置

本文利用特征结构配置法所揭示的线性多变量反馈控制系统闭环特征值和特征向量的配置自由度,求解具有二次型性能指标的控制系统设计问题,使得闭环系统在具有任意给定的希望特征值集合条件下,性能指标达到极小。文中建立了最优二次型性能指标与闭环特征结构的关系,提出了逐个优化特征向量的算法,这一算法概念直观并具有较高的运算效率,可以推广到一般的特征结构优化问题。     

民航机综合飞行性能管理的能量状态方法(英文)

用质点能量状态近似法来研究飞机综合飞行性能管理技求.首先介绍了飞行性能优化的原理和算法,然后讨论了综合飞行轨迹/速度控制系统——总能量控制系统(TECS),并分析与设计了最优轨迹制导算法,它将性能优化结果直接与总能量控制系统联系在一起,形成综合飞 行性能管理系统.对某型运输机模型的设计与仿真结果证明了该系统所获得的满意性能。     

直升机控制系统的内/外回路设计概念及其应用

提出了一种新型的内／外回路控制结构,系统地阐述了此结构在直升机控制系统中的应用。内回路主要使各个通道解耦,改善系统的稳定性,并使系统具有速率响应特性;外回路采用输出反馈,对已解耦的不同通道分别进行单回路设计。其中内回路的解耦特性是内／外回路设计概念的基础,采用特征结构配置技术有效地实现了内回路的通道解耦。采用内／外回路结构所设计的直升机控制系统具有良好的指令跟踪性能、抗干扰特性以及良好的解耦响应特性。实例研究充分展示了这些特点。     

无人机简化配置控制技术研究

提出了一种仅采用垂直陀螺和GPS的简化配置控制方案，形成了无人机飞行控制系统常用的俯仰／滚转控制回路、高度控制回路和航迹控制回路。由于GPS信号更新率(1Hz)较低，利用无人机运动学之间的内在关系,给出了高度、航向、位置反馈信号的融合算法。这些反馈回路的控制增益均采用改进的输出反馈LQR设计技术,该技术简化了权矩阵的选择。对比研究表明，对于自身稳定性较好的无人机，该简化配置方案能够实现姿态控制、高度控制和航迹控制。     

TF／TA飞行航迹控制器设计

提高现代武装飞机的生存能力，基于ＴＦ／ＴＡ的超低空突防能力是飞行控制系统首先要求具备的功能，本文研究了在已知理想航迹的基础上飞机航迹跟踪控制器的设计方法，给出了控制器结构和算法。首先根据理想飞行航迹和实际飞行航迹之间的误差，计算航迹控制指充；然后，为了改善飞机的动态性能，使飞机能跟踪航迹控制指令而完成ＴＦ／ＴＡ飞行，用非线性解耦控制理论设计了飞行控制系统，仿真结果表明，该方法具有较好的航迹跟踪性能     

基于广义逆控制的飞控系统鲁棒性

本文基于广义逆控制的飞控系统,提出了基于广义逆控制的飞控系统框架,分析了控制系统的不确定性以及在控制效能矩阵存在不确定性时的飞控系统鲁棒性问题。为解决当前开环广义逆控制系统的控制误差和不稳定,建立了基于闭环反馈的广义逆控制系统,由此实现了飞控系统的鲁棒性设计。针对某型先进飞机的不确定性问题进行了开环和闭环控制的对比仿真验证,仿真结果表明基于闭环广义逆控制的设计方法能够有效解决控制效能矩阵存在不确定性时的系统鲁棒性问题,实现飞控系统的稳定性设计,对广义逆控制方法在实际工程中的应用起到了积极的推动作用。     

基于LMI的一类LPV系统的自调整输出反馈极点配置

具有良好的暂态响应的控制系统,其闭环系统的极点必须位于特定的区域。本文通过输出反馈,用三个线性矩阵不等式（ＬＭＩｓ）将线性定常系统的极点配置在左半平面一个圆域内。同时,针对一类线性变参数（ＬＰＶ）飞行器控制系统,通过一组ＬＭＩｓ用自调整输出反馈将该系统的极点配置到满足暂态性能要求的区域,为设计全包络线飞行器控制系统提供了理论基础。导弹系统仿真例子说明了该方法的可行性。     

一类用于结构振动控制的输出反馈控制器的特性研究

本文探讨一类设计简捷的直接输出反馈控制器在结构振动控制方面的应用。由计及作动机构动力学特性的结构振动普遍运动方程出发,从数学上证明了当反馈控制律中的增益因子为小量和趋于无限大时闭环系统特征根的几个重要性质,并导出了计算这些特征根的表达式。当增益因子趋于无限大时,特征根由3个子矩阵的特征值确定,这3个子矩阵中有的只与测量加权矩阵有关,有的与测量加权矩阵和反馈矩阵完全无关,有的只与反馈矩阵有关。当增益因子为小量时,特征根可利用矩阵摄动方法方便求得。上述结果对这类控制器的设计是有指导意义的。文末通过算例证实了文中导出的结果的正确性。