航天器姿态滑模变结构控制系统的设计

给出了航天器三轴动力学和四元数姿态运动学方程。在分析滑模变结构控制的基本原理和设计方法的基础上，通过二次型最优法解出航天器姿态角速度与姿态角之间的函数关系，进而得到滑动平面。在此基础上，应用滑模变结构控制方法对航天器姿态控制系统进行了设计和仿真，并与PID控制系统进行了分析比较。仿真结果表明，滑模控制系统具有良好的动态品质和稳态性能，体现了变结构控制的突出优点，对系统摄动和外加干扰具有极强的鲁棒性和自适应性。     

位置伺服滑态控制系统的单片机实现

本文以MCS-51(8031)为基础研究了位置伺服的滑态控制(Sliding Mode Control,简称为SMC)系统的实现。提出了SMC律的设计方法,给出了8031 SMC控制器的硬软件的设计方法与技巧,并在8031 SMC控制器上作了模数混合仿真,给出了仿真结果。     

基于拓扑优化技术的飞机普通框设计方法研究

为了能够合理地降低飞机结构重量系数,针对飞机结构件,以普通框为研究对象,通过对“敏度阈值”的改进,提出“敏度变阈值”概念,并与“约束补偿”策略结合而形成拓扑优化算法,用于普通框的材料布局设计。以一轻型飞机的后段某一普通框为例,拓扑优化结果表明：(1)等材料设计时,刚度提高百分之四十;(2）等刚度设计时,材料用量减少百分之三十。由此可以得出：(1)基于“敏度变阈值”的拓扑优化算法用于飞机普通框改进设计是可行的和有效的;(2)给出了一种具有可操作性的设计方法,用以实现框结构“等刚度”的设计思想;(3)所给出的方法易于飞机结构设计人员接受与掌握,并且具有工程实用价值。     

超机动飞行的神经网络动态逆控制

根据反馈线性化理论，讨论了神经网络自适应非线性动态逆控制设计。首先根据时标分离的原则，采用动态逆方法设计了快回路和慢回路控制器；其次提出了模型的神经网络非线性直接自适应控制方案，其中设计一种在线神经网络用于补偿模型逆误差。仿真表明，该控制方案具有较好的自适应能力的鲁棒性。     

自动着陆系统μ综合控制研究

采用μ综合控制的方法设计了自动着陆系统，在满足系统下滑轨迹跟踪及速度控制性能的同时能有效抑制风扰动及模型不确定性的影响，所设计的系统具有良好的稳定鲁棒性和性能鲁棒性。根据自动着陆的要求，提出了μ综合设计的系统结构并给出了权函数选择的准则。最后对BOEING747飞机的自动着陆系统进行了设计仿真。自动着陆波束导引及拉平轨迹仿真表明，所设计的系统具有良好的动态性能、鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

重复使用运载器无动力投放自适应制导技术

为了研究重复使用运载器小升阻比无动力飞行时的制导技术,以投放着陆为背景,提出了一种基于轨迹在线生成的自适应制导技术.这种制导技术主要解决在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律问题.首先设计了自适应制导系统的体系结构,将在线轨迹生成技术、自适应制导策略和制导规律集成在一个框架中.在线轨迹生成技术充分考虑了重复使用运载器的飞行能力,根据当前的飞行状态和末端期望的飞行状态,在线规划轨迹剖面,产生一个物理上可飞的、稳定的轨迹剖面,并给出了设计方法.将轨迹生成与制导策略相结合,形成了具有一定自适应能力的制导回路.最后以某验证机为例,对在线轨迹生成、制导策略和制导规律进行了集成仿真.仿真结果表明,基于轨迹在线生成的自适应制导系统具有一定的自主性、鲁棒性和工程实用性.     

基于数据的多源干扰SGCMG框架伺服系统鲁棒控制反馈再学习算法（英文）

单框架控制力矩陀螺(Single gimbal control moment gyroscope,SGCMG)具有高精度、快速响应的特点,是航天领域高精度对接、快速机动导航和制导系统的重要姿态控制系统。本文考虑多源干扰的影响,设计了一种基于数据的反馈再学习(Feedback relearning,FR)算法,用于SGCMG框架伺服系统的鲁棒控制。基于自适应动态规划和最小二乘原理,通过采集SGCMG系统的在线运行数据,采用FR算法得到伺服控制策略。这是一种无模型学习策略,无须事先了解SGCMG模型。进而,基于强化学习机制将伺服控制策略与SGCMG系统动态相互作用,可以实现伺服控制策略对多源干扰的自适应评估和改进。同时,设计了一种基于经验回放的数据重分配方法,降低了数据相关性,提高了算法稳定性和数据利用率。最后,在SGCMG仿真模型上与其他方法进行了比较,验证了所提出的伺服控制策略的有效性。     

电动机器人脉宽调速系统的研制

本文介绍用于DGR-5A五自由度电动机器人关节伺服回路的脉宽调速系统。主要介绍脉宽调制型功率放大的工作原理及设计方法,同时简要介绍关节伺服回路的设计。     

直升机自动过渡悬停飞行控制系统设计

为实现直升机自动过渡悬停功能，在具有优良操纵特性的直升机显模型跟踪控制系统(MFCS)基础上，开发了自动过渡悬停控制系统。根据过渡悬停机动模态的基本要求，设计了高度控制回路，以实现高度通道按抛物线下降，接着进行线性下降并最终过渡到指数拉平。设计了纵向速度控制回路，使速度先按指定的减加速度线性减速，再按指数规律减速至悬停，且两通道之间协调控制，保证当直升机高度接近悬停高度时，纵向速度同步地趋近于零。文中给出了系统结构配置及参数设计方法。仿真表明，本文直升机自动过渡悬停系统具有优良的物理特性。     

空空导弹模型参考变结构飞控系统设计

应用模型参考变结构最终滑态控制方案设计了某型中距拦射空空导弹变结构自动驾驶仪。理论分析证明，该方案有效地改善了系统的动态品质，并且对系统的不确定性因素具有较强的鲁棒性，数字仿真结果表明，所设计的变结构自动驾驶仪具有良好的指令跟踪性能，对于系统参数的变化不敏感。     

永磁同步伺服系统电流环的设计

为构成高性能的伺服系统电流环，介绍了永磁同步电机实现矢量控制的原理，分析了电流环各环节的零点漂移及电机反电势对电流环的影响。然后根据系统动态性能的要求，设计并选择了调节器的型式与参数，并在调节器回路中引入微分调节，在PWM调制器中引入了过调制技术，从而提高了电流环的动态响应性能。实验和仿真结果表明，所采取的措施是有效的，可以提高和改善电流环的动态响应性能，为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础。     

三轴无刷转台交流伺服放大器

研究了一种用于驱动无刷转台中永磁同步电机的全数字交流伺服放大器。针对转台系统对其伺服电机运行的要求,采用了独特的方式对其电流环和速度环进行考核。实验中结合全数字伺服放大器的特点,采用了一种参数实时补偿的方法,对调节器参数动态地进行修正,有效地保证了电机输出力矩性能的要求和矢量控制策略的实现。此外,文中还对高精度码盘在伺服系统中的应用展开了深入的研究,并设计了一套简单实用的分频器以便进行相关的运算。理论分析和实验结果验证了转台伺服放大器的良好性能以及控制策略的有效性。     

高超声速飞机纵向通道的多级模糊逻辑控制

针对飞行过程中高超声速飞机的纵向模型具有不稳定的动态特性,多变量之间的强耦合以及易变的模型参数,采用多级模糊逻辑控制为其纵向通道设计飞行控制系统。该系统由控制内环和控制外环组成,控制内环用于稳定纵向的飞行姿态,控制外环可以确保高超声速飞机对指令信号的准确响应,将两者结合起来设计的飞控系统具有高度非线性解耦控制能力。因其控制过程不依赖于高超声速飞机的精确模型,故保证了系统的强鲁棒性能。仿真研究表明,该控制系统可以维持高超声速飞机的纵向稳定性能。     

基于网络的无人机实时仿真系统软件

提出一种基于C/S结构的UDP网络便携式无人机半实物实时仿真系统,设计了嵌入式实时仿真软件、仿真控制与显示软件、网络通信软件.在由飞行控制计算机实物、电动舵回路实物和实时仿真设备组成的无人机半实物实时仿真试验环境下,对所设计的仿真系统软件进行全过程实时飞行仿真试验验证.验证结果表明,所设计软件功能正确,性能满足设计指标.     

具有相对稳定性的鲁棒飞行控制系统设计方法

本文提出了一种改进的稳定鲁棒飞行控制系统设计方法。当飞机气动参数在不同飞行状态下相应变化时,控制器可保证飞行控制系统始终稳定,同时具有要求的动态性能。     

一类具有时变参数不确定非线性系统的鲁棒控制

利用李亚普诺夫函数递推设计方法对一类含有未知时变参数不确定和干扰的非线性系统进行了控制器设计，所设计的控制器对于所有允许的不确定可保证闭环系统状态一致有界并收敛到一个紧集。文中给出了鲁棒控制器的设计算法及系统稳定的充分条件，并讨论了当不确定被看作系统的输入时，闭环系统具有ISS特性。因而，本文提出了一种克服不确定造成系统不稳定的方法，最后给出了一个仿真算例。仿真结果表明了所设计的控制器的有效性和较强的鲁棒性。     

不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪

研究了一类具有参数不确定性和外界干扰的仿射非线性系统鲁棒输出跟踪控制问题。首先利用微分几何理论中的输入输出反馈线性化技术钭不确定线性系统通过一非线性状态变换化为线性化规范形，然后利用变结构控制的思想提出了一种基于标称系统和不确定性范数界的鲁棒输出跟踪控制器设计方案，并用李雅普诺夫稳定性理论证明了利用本文设计的跟踪控制器可保证闭环系统是有界稳定的，且稳态输出跟踪误差为零。由于所设计的跟踪控制律连续，克服了常规变结构控制方案可能引起的高频抖振现象。将本文结论应用于一空间飞行器的姿态跟踪控制问题，仿结果表明了该设计方法的有效性。     

交流伺服系统最优内模滑模控制器设计与应用

为了实现某火箭炮交流伺服系统的高速、高精度位置控制,针对实际系统中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等特性,提出了一种最优内模滑模控制方法。由基于线性二次型最优控制设计的内模系统来满足交流永磁伺服系统位置环对工作性能的要求,由滑模控制来抑制模型参数摄动和外界干扰的影响,实现高性能位置控制。实验结果表明,该控制方法设计简单,与PID控制相比,具有更好的性能。该方法被证明满足火箭炮交流伺服系统的要求。     

基于Hammerstein模型的非线性建模与预测控制

所有实际的运动机构中都包含一定的非线性,对其进行精确的建模和控制是运动控制中具有挑战性的难题。文中提出了基于粒子群优化算法的RLS-PSO系统辨识建模方法,所得伺服转台模型具有良好拟合效果;对该模型提出改进的两步法,应用基于预测函数控制(Predictive functional control,PFC)的全局优化预测控制;伺服转台的仿真运行结果表明跟踪效果良好。