无人机着陆控制的特征结构配置方法实现

针对无人机纵向着陆系统的控制需求,采用特征结构配置方法的设计方案。阐述了全状态反馈理论基础上的特征结构配置的原理以及根据设计指标确定特征结构配置的方法,并对某型无人机纵向飞控系统动态响应进行分析,给出仿真实例。仿真结果表明,应用特征结构配置方法设计出的控制器,能够使飞机准确地跟踪期望轨迹,满足系统动态性能要求。在工程中具有一定的实用价值     

特征结构配置在设计直接升力控制律中的应用

采用直接力控制可弥补常规飞机在轨迹操纵方面的不足,并产生某些新的运动模式。文中首先对飞机直接升力控制的3种基本运动模式进行了讨论。归纳出直接升力控制律的设计就是输出解耦控制系统的设计问题。在简述了用特征结构配置和模型跟踪技术求算反馈和前馈增益阵的主要步骤之后,以CitationⅡ型飞机为算例,设计了其直接升力控制律。计算结果是令人满意的,说明特征结构配置是一种设计飞行控制系统的有效方法。     

特征结构配置法及其在飞行控制系统设计中的应用

 本文研究了状态反馈系统的特征结构配置（Eigenstructure Assignment）问题。文中提出了配置具有多重特征值及复共轭特征值的特征结构的算法。并以某飞行控制系统的设计为例说明了算法的应用;最后还给出了设计方案的数字～模拟计算机仿真实验结果。     

直接力控制的特征结构配置法

以现代控制理论和飞行力学原理为基础，针对直接力控制器设计中存在的模态耦合问题，提出一种应用状态反特征结构配置进行解耦的方法，并出相应的公式。分析表明，用此方法对系统的极点和特征向量可以进行希望的配置。并能达到设计要求，同时仿真结果说明，用状态反馈特征结构配置法设计的控制系统比用线性二次型调节器（LQR）方法设计的控制系统解耦性能好，响应速度快，并且解决了输出反馈特征结构配置不能确保闭环系统稳定的问题。     

基于LMI的多目标特征结构配置方法及应用

提出了将线性矩阵不等式（LMI）技术用于多目标特征结构配置的控制器设计方法。由于利用状态反馈或输出反馈进行特征结构配置时存在一些设计裕度,这些裕度可以用来满足附加的性能指标要求。本文利用LMI技术实现了降低系统参数对摄动的灵敏度同时改善系统的鲁棒稳定性的特征结构配置，为特征结构配置方法的实现提供了一条新的途径。设计实例的仿真结果表明了该方法的有效性。     

BTT导弹的抖动抑制多模型切换控制

 基于线性系统特征结构配置和模型跟踪方法,以及优化工具,提出了可以有效抑制抖动的多模型切换控制策略,并用该策略设计了 BTT导弹俯仰 /偏航通道的自动驾驶仪。在导弹的整个飞行轨道上选取了若干点,分别建立起描述 BTT导弹俯仰 /偏航运动的线性时不变数学模型。对各个线性时不变模型,分别用特征结构配置方法设计反馈控制器对系统进行镇定。为了使导弹过载跟踪制导指令,又基于模型跟踪方法设计了前馈控制器。当导弹跨越不同特征点区域时,控制器要进行切换。为了减小切换时的抖动,针对切换后的特征结构配置反馈控制器,利用优化工具合理选取其自由度。仿真结果表明,所提出的方法令导弹的输出过载准确跟踪制导指令,而且切换抖动得到有效抑制。     

抗垂风干扰直接升力控制系统设计

一、引言 在垂风干扰作用下,常规飞机往往不能保持航迹角不变,从而使得航迹变化越来越大,这在很多情况下是不符合飞机飞行要求的。而直接升力控制系统,由于实现了对应状态的解耦,在垂风干扰作用下,则可以基本保持航迹角不变。如果采用抗干扰调节器设计方法设计直接升力控制系统,则可以始终保持航迹角为0,从而保证航迹不变。本文以某型飞机为背景讨论了上述问题。采用离散域直接设计。     

武装直升机控制增稳系统的设计

用现代控制理论的方法对武装直升机进行控制增稳系统的设计。所给的状态方程为29阶,用内部平衡系统的性质来获得一个降阶模型,用特征结构配置的方法来设计一个控制器,模态解耦是通过特征向量的选型获得的。设计的结果表明,系统得到了良好的解耦效果及闭环特性,从而提高现代攻击直升机的操纵品质。     

抗垂风干扰直接升力控制系统设计

 一、引言 在垂风干扰作用下,常规飞机往往不能保持航迹角不变,从而使得航迹变化越来越大,这在很多情况下是不符合飞机飞行要求的。而直接升力控制系统,由于实现了对应状态的解耦,在垂风干扰作用下,则可以基本保持航迹角不变。如果采用抗干扰调节器设计方法设计直接升力控制系统,则可以始终保持航迹角为0,从而保证航迹不变。本文以某型飞机为背景讨论了上述问题。采用离散域直接设计。     

结构控制设计中具有输出反馈最小范数的极点配置方法

给出了结构控制系统输出反馈极点配置的设计方法,该方法采用鲁棒性分析设计的一些基本步骤,兼顾结构控制系统的鲁棒性和计算的简便。基于鲁棒度量建立状态向量和输出向量参数之间的协调关系,利用 QR分解技术,导出鲁棒极点配置问题的增益矩阵表达式,通过分析该表达式,可以得出本文方法的鲁棒性能够得到保证。将输出反馈极点配置问题转化为非线性最小二乘问题,用 LM方法解出具有最小范数的反馈矩阵。最后将本文方法应用一个 3层结构在正弦载荷作用下的振动控制问题,证实了本文方法的性能     

A simultaneous assignment methodology of right/left eigenstructures

In the sense of eigenstructure (eigenvalues/eigenvectors) assignment, the effectiveness and disturbance suppressibility of a controller are mainly dependent on the left eigenstructure (eigenvalues/left eigenvectors) of a system. However, the disturbance decouplability is governed by the right eigenstructure (eigenvalues/right eigenvectors) of the system. In order to obtain a disturbance decouplable as well as effective and disturbance suppressible controller, a simultaneous assignment methodology of the right and left eigenstructures is proposed. The biorthogonality property between the left and right modal matrices of a system as well as the relations between the achievable right modal matrix and states selection matrices are used to develop the methodology. The proposed simultaneous eigenstructures assignment methodology guarantees that the desired eigenvalues are achieved exactly and the desired left and right eigenvectors are assigned to the best possible(achievable) sets of eigenvectors in the least square sense, respectively. An L-1011 flight control application is presented to illustrate the usefulness of the proposed methodology     

多模型切换控制及其在BTT导弹设计中的应用

研究了一类可以抑制切换时刻输出跳跃的多模型切换控制器的设计问题。基于参数化特征结构配置结果及模型跟踪方法,设计了满足输出跟踪性能并使多模型系统中各闭环子系统渐近稳定的多模型切换控制律集合。充分利用参数化特征结构配置方法提供的全部自由度,协调选取各子系统控制律中的参数来抑制切换时刻的输出跳跃。将本文提出的方法应用到某型倾斜转弯导弹自动驾驶仪设计中,仿真结果表明导弹的输出过载迅速准确跟踪制导指令,并且切换抖动得到有效抑制。     

Three-axis coupled flight control law design for flying wing aircraft using eigenstructure assignment method

Due to elimination of horizontal and vertical tails, flying wing aircraft has poor longitudinal and directional dynamic characteristics. In addition, flying wing aircraft uses drag rudders for yaw control, which tends to generate strong three-axis control coupling. To overcome these problems, a flight control law design method that couples the longitudinal axis with the lateraldirectional axes is proposed. First, the three-axis coupled control augmentation structure is specified. In the structur...     

An output feedback controller for a synchronous generator

A novel approach using eigenstructure assignment is developed for the design of excitation controllers for synchronous generators. The computation procedure for the method is easy to apply, and an exact solution can be obtained without iteration. Controllers designed by the proposed approach can be easily implemented by means of proportional-integral (PI) controllers. Practical considerations in reaching an optimum selection of closed-loop eigenvalues are addressed. Time-domain simulation results are presented to verify the effectiveness of the design method     

分叉分析方法在大迎角控制律设计中的应用

 在充分了解本体静不稳定飞机大迎角非线性数学模型的分叉特性的基础上, 以分叉分析方法作为指导, 采用特征结构配置方法设计纵向控制律和调参的横航向控制律。结果显示, 不期望的分叉行为得到抑制,飞机稳定和解耦的飞行范围得以延伸。     

侧向自动着舰引导控制L1自适应设计

针对具有不确定性及外部干扰的着舰轨迹精确跟踪控制问题,提出了一种对侧向自动着舰引导控制内外回路进行综合化设计的方法.使用特征结构配置实现侧向模态解耦跟踪控制,同时设计L1自适应控制器以补偿系统由于不确定性、舵面故障、舰尾流干扰带来的不利影响,将其应用到侧向自动着舰控制系统.仿真结果表明,对内外回路进行综合设计的着舰引导控制律具有抑制不确定性及干扰的能力,能够实现对侧向自动着舰轨迹的精确跟踪控制.     

Aerodynamic performance enhancement for flapping airfoils by co-flow jet

Introducing active flow control into the design of flapping wing is an effective way to enhance its aerodynamic performance. In this paper, a novel active flow control technology called Co-Flow Jet(CFJ) is applied to flapping airfoils. The effect of CFJ on aerodynamic performance of flapping airfoils at low Reynolds number is numerically investigated using Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes(URANS) simulation with Spalart-Allmaras(SA) turbulence model.Numerical methods are validated by a NA...     

Eigenstructure Assignment for Linear Systems

The use of feedback (full state, output, and constrained output) is considered as a means of shaping the transient response of linear time invariant systems. The underlying importance of the eigenstructure (eigenvalues/eigenvectors) is highlighted. Also, the important results and techniques are presented along with a brief literature review. An extensive flight control example is presented which should give direction to the application of eigenstructure assignment in diverse areas.     

武装直升机横航向解耦控制研究

应用现代控制理论中的特征结构配置法,设计了武装直升机横航向增控增稳控制系统,并通过特征向量的选型使横航向两通道实现解耦,考虑舵回路后,利用增广的模型矩阵,通过特征配置求出输出反馈控制律,进而与指令模型,机械通道传动比一起构成解耦控制的系统结构图,数字仿真结果表明,系统具有良好的解耦控制效果和闭环特性。     

Gain self-scheduled H_∞ control for morphing aircraft in the wing transition process based on an LPV model

This article investigates gain self-scheduled H 1 robust control system design for a tailless fold- ing-wing morphing aircraft in the wing shape varying process. During the wing morphing phase, the aircraft’s dynamic response will be governed by time-varying aerodynamic forces and moments. Nonlinear dynamic equations of the morphing aircraft are linearized by using Jacobian linearization approach, and a linear parameter varying (LPV) model of the morphing aircraft in wing folding is obtained. A multi-loop controller for the morphing aircraft is formulated to guarantee stability for the wing shape transition process. The proposed controller uses a set of inner-loop gains to provide stability using classical techniques, whereas a gain self-scheduled H 1 outer-loop controller is devised to guarantee a specific level of robust stability and performance for the time-varying dynamics. The closed-loop simulations show that speed and altitude vary slightly during the whole wing folding process, and they converge rapidly after the process ends. This proves that the gain self-scheduled H 1 robust controller can guarantee a satisfactory dynamic performance for the morphing aircraft during the whole wing shape transition process. Finally, the flight control system’s robustness for the wing folding process is verified according to uncertainties of the aerodynamic parameters in the nonlinear model.