BTT自动驾驶仪GLQG／LTR综合设计方法

本文介绍了一种基于GLQG／LTR的BTT自动驾驶仪综合设计方法。首先在目标回路函数成形过程中,使最小相位系统和非最小相位系统的卡尔曼滤波器的设计得到统一;然后,通过采用带有前馈和状态反馈控制器的最优控制律得到最小相位系统和非最小相位系统的广义线性二次型性能指标的极小值。以上的控制器均具有指定稳定度,针对非最小相位系统也是如此。最后,BTT导弹的协调式自动驾驶仪的数字仿真结果表明,采用该法设计的控制系统在时域和频域上均具有较好的性能和较强的鲁棒性。     

反舰导弹控制中的稳定性研究

应用零动态和精确线性化理论，对反舰导弹的几种控制方法进行了研究。研究表明，姿态控制系统和传统的加速度控制系统都是最小相位系统，但纯加速度控制系统却是一种非最小相位系统。最后，对过载控制系统也进行了稳定性研究，表明它是最小相位系统，从而解决了纯加速度控制的非最小相位问题。     

基于滑模变结构的一类非最小相位系统控制

首先,对一类非最小相位的非线性系统模型进行了描述;然后,基于反馈线性化的思想将其转换为规范型,提出了采用滑模面对其输出进行了重定义设计的一种复合控制方案;最后,为了验证该复合控制的有效性和正确性,基于某型导弹的非最小相位系统进行了仿真计算.仿真结果表明,该复合控制算法具有较高的控制精度.     

导弹非线性控制系统设计方法研究

导弹过载输出跟踪控制系统是一个非最小相位系统.为了克服非最小相位特性造成的设计控制器的困难,介绍了一种新颖的导弹非线性控制算法--(系统)浸入和(流行)不变算法,将导弹的输出跟踪问题转化为系统的镇定问题.研究和仿真结果表明,这种方法是简单和实用的.     

控制器非线性对飞机纵向飞行品质的影响分析

针对飞机控制系统执行机构具有非线性这一特点,选用某歼击机作为研究对象,分析各类非线性环节对飞机纵向短周期特性的影响。首先分析了死区、间隙和速率饱和等非线性环节的基本特性,建立了相应的包含非线性环节的飞行动力学模型,然后,基于Chalk准则计算不同非线性参数下的飞行品质指标,进行飞行品质评价。通过对不同飞控系统构型的对比研究,探讨了执行机构非线性对飞行品质的影响。研究结果表明,各非线性环节都将对系统的快速性产生不利影响,使系统有效上升时间增加,相位延迟增加。其中,间隙还会造成系统阻尼减小,可导致系统不稳并出现极限环振荡。     

地形跟踪系统的无滞后控制器设计

本文阐述了利用已知的未来地形信号，针对巡航导弹这个复杂的高阶非最小相位系统，设计预见及反馈控制器。反馈控制器的设计保证了系统的稳定性与鲁棒性；预见控制器的设计则使系统的实际指出无睛地复现期望的输入信号，从而使系统具有良好的跟踪性能。     

飞行控制系统鲁棒性分析

简要叙述了特性结构配置及奇异摄动法，介绍了用系统回差矩阵奇异值计算各回路幅值裕量、相位裕量的稳定变化范围，最后以某飞机纵向小扰动运动为例，设计直接力控制律，分析了两种设计方法所设计的控制系统鲁棒性，展示了上述方法的应用。     

飞行模型试验时的某些相似准则

本文叙述了飞行模型试验时应遵守的气动力相似和动力学相似准则，具体分析了刚体模型在不可压缩粘性流体和不可压缩理想（非粘性）流体中运动的相似问题，同时，对有自动操纵系统模型的操纵系统的相似问题也作了探讨。     

基于离散误差扩张系统的舰载机着舰最优控制

舰载机着舰对控制系统的响应能力、鲁棒性能等要求很高。已有文献未考虑着舰控制的离散采样等问题,而实际上离散采样对系统的控制性能影响较大。本文对离散线性系统进行了误差状态量的扩张,建立误差系统,并用于离散采样下的着舰最优控制器设计。仿真结果显示,系统在初始高度偏差纠正、舰尾流抑制、抗模型摄动等方面的控制效果很好,并且其稳态精度、动态特性和鲁棒性能都远强于PID控制。着舰反区效应和升降舵直接力效应,会各自让舰载机动力学有2个非最小相位零点,最优控制方法能消除这2个零点,而PID控制只能消除前一个零点。     

无人机系统的仿真建模研究

在对无人机系统概念分析的基础上，通过对无人机系统中各个子系统工作原理的分析，对其遥控遥测子系统中的通讯系统部分进行了数学建模，结合无人机本体的动力学模型，建立了其内外环飞行控制系统的数学模型，并进行了一个无人机空中徘徊待机对地压制攻击任务的仿真计算，结果表明，所建立的数学模型可以满足战术任务的要求。     

Time-varying linear control for tiltrotor aircraft

Tiltrotor aircraft have three flight modes: helicopter mode, airplane mode, and transition mode. A tiltrotor has characteristics of highly nonlinear, time-varying flight dynamics and inertial/control couplings in its transition mode. It can transit from the helicopter mode to the airplane mode by tilting its nacelles, and an effective controller is crucial to accomplish tilting transition missions. Longitudinal dynamic characteristics of the tiltrotor are described by a nonlinear Lagrange-form model, which takes into account inertial/control couplings and aerodynamic interferences. Reference commands for airspeed velocity and attitude in the transition mode are calculated dynamically by visiting a command library which is founded in advance by analyzing the flight envelope of the tiltrotor. A Time-Varying Linear (TVL) model is obtained using a Taylor-expansion based online linearization technique from the nonlinear model. Subsequently, based on an optimal control concept, an online optimization based control method with input constraints considered is proposed. To validate the proposed control method, three typical tilting transition missions are simulated using the nonlinear model of XV-15 tiltrotor aircraft. Simulation results show that the controller can be used to control the tiltrotor throughout its operating envelop which includes a transition flight, and can also deal with vertical gust disturbances.     

STUDIES ON AIRCRAFT TOTAL ENERGY FLIGHT CONTROL SYSTEM：NONLINEAR SYSTEM INTEGRATION AND SIMULATION

ＳＴＵＤＩＥＳＯＮＡＩＲＣＲＡＦＴＴＯＴＡＬＥＮＥＲＧＹＦＬＩＧＨＴＣＯＮＴＲＯＬＳＹＳＴＥＭ：ＮＯＮＬＩＮＥＡＲＳＹＳＴＥＭＩＮＴＥＧＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＩＭＵＬＡＴＩＯＮＷｕＳｈｕｆａｎ；ＳｈｅｎＹｏｎｇｚｈａｎｇ；ＧｕｏＳｕｏｆｅｎｇ（Ｄｅｐｔ...     

F/A-18E/F全自动着舰飞行特性分析

以F/A-18E/F舰载机为对象,针对航迹精确控制和安全性要求,分析了舰载机全自动着舰飞行特性。首先,基于自动着舰控制系统,建立了全自动着舰飞行控制系统的动力学模型;然后,对下滑轨迹纠偏与控制能力、控制器指令响应特性、变换下滑道机动特性进行了仿真分析。仿真结果表明,在全自动着舰安全边界范围内,舰载机能在较短时间内将航迹控制在理想下滑线附近;控制器具有良好的高度变化率、俯仰角、俯仰角速度等状态指令响应特性及控制面指令响应特性;F/A-18E/F变换下滑道机动则需要配合油门完成,说明仅通过平尾控制实现该机动并非安全着舰的必要条件。     

微小型直升机非线性鲁棒控制器设计

针对含有未建模动态的微小型直升机非线性模型,设计了基于反步法和自适应模糊系统的自主飞行控制器.该控制器包含两个回路:航迹控制外回路和姿态控制内回路.外回路通过旋转矩阵实现对内回路姿态的控制,而非传统的欧拉角或姿态四元数.控制器采用自适应Takagi-Sugeno(TS)模糊系统在线补偿系统未建模动态的影响,并利用反步法完成控制器综合.所设计的算法在确保整个控制系统稳定性的同时又可保证系统能够有效应对未建模动态的影响.系统仿真结果表明,在盘旋上升飞行模态下控制系统能够快速准确地跟踪预设轨迹,并且具有良好的鲁棒性能.     

高性能飞机发展对控制理论的挑战

根据笔者30余年来飞行试验研究的实践,从实际飞行的角度简要综述了影响飞行安全的大迎角过失速机动、超低空重载空投、飞行器突发故障和无人机控制方法研究。描述了操纵稳定性飞行试验获取飞机模型的手段和通常飞行控制器设计对模型的近似,给出了8个飞行鲁棒控制的研究问题;对超低空重载空投控制方法进行了描述,并给出了飞行器出现故障时突变模型和容错控制方法;同时,描述了测量对飞行控制特别是对保障无人机飞行安全的重要性,指出了飞行控制方法研究存在的部分问题,并建议有关高校研究单位从稳定性很好的四旋翼转向固定翼或单旋翼战术无人机等高层次研究。     

直升机多模态控制律的全飞行包线设计

根据直升机飞行模态的特点,提出了一种的内／外回路控制结构,将不同飞行模态通过内／外回路结构有机地联系起来,不仅简化了直升机多模态控制律的设计,还简化了模态转换的控制器结构。最后,用这种结构将直升机多模态控制律的全飞行包线设计分解为内回路的控制器切换和外回路的模态转换,设计思路避免了传统的增益调参。     

四旋翼无人机非奇异终端滑模位置控制器设计

针对四旋翼无人机存在模型不确定性、在野外飞行时易受外界环境干扰问题,首先采用牛顿-欧拉法进行系统建模;然后按照内外环控制结构,外环位置控制器输出姿态指令作为内环姿态控制器的输入,内环采用串级PID控制器,重点针对外环设计了一种非奇异终端滑模控制器,并基于Lyapunov理论证明了位置子系统的稳定性,得出系统误差能够在有限时间收敛到0的结论;最后,通过定点控制和轨迹跟踪仿真,表明控制器具有较快的响应速度和良好的抗干扰性能,能够快速精确地进行轨迹跟踪。     

飞行/推进系统自适应神经网络综合控制仿真研究

 提出一种基于发动机喘振裕度自适应的飞行 /推进系统综合控制。在发动机喘振裕度较大的某些飞行条件或飞行包线内,通过调整喷口面积,使发动机喘振裕度保持在一个较小值,既保证发动机稳定工作,又增加发动机推力,从而改善飞机的性能。采用分散控制方案,综合控制系统由 5个控制子系统组成。各控制子系统的设计采用自适应控制和神经网络相结合的方法,所提出的参数和权重的自适应调整律保证系统的稳定性。全包线范围内飞机平飞加速和爬升数字仿真结果表明,该综合控制方法可缩短飞机的平飞加速时间和爬升时间。     

倾转旋翼飞行器的建模和操纵分配策略

针对倾转旋翼飞行器试飞样机建立了旋翼、机翼、短舱、机身、平尾、垂尾等部件的非线性气动模型和飞行动力学模型,研究了直升机模式、倾转过渡模式和飞机模式下的操纵特性,根据配平分析和小扰动线性化处理结果得到了不同飞行模式下的操纵效率,提出了一套适用于全飞行模式的操纵分配策略,解决了飞行控制随飞行模式变化出现的气动结构部件变化与操纵冗余的难题.利用所提出的操纵分配策略可使飞行控制器统一设计,无需按不同飞行模式设计不同控制律,有效降低了飞行控制器的设计难度.仿真验证了倾转旋翼飞行器飞行动力学模型的可信性和操纵分配策略的有效性.      

高超声速飞行器自适应反步控制器设计

针对含有不确定干扰项的吸气式高超声速飞行器模型,分别设计了基于反馈线性化的速度控制器和基于反步法的航迹控制器,以实现对速度和航迹角参考信号的稳定跟踪。通过指令滤波器得到俯仰角的实际跟踪指令及其一阶、二阶微分信号,可直接设计升降舵控制指令,在解决了虚拟控制量求导"复杂性爆炸"问题的同时,减少了反推计算步数,从而达到提高系统动态性能和优化控制器结构的目的。基于LaSalle不变集原理和Lyapunov理论设计的自适应更新律保证了系统的稳定性。仿真结果表明,所设计的控制器在飞行器存在不确定干扰的情况下仍能满足对参考信号跟踪性能的要求。