用无限时域二次型性能指标处理常系数线性系统的优化设计问题

本文主要对无限时域二次型最优控制问题,提出了适用于常系数性线系统的一些建议性优化步骤.按建议的步骤可避免求解黎卡提矩阵代数方程所遇到的计算上的麻烦;并通过最优控制反馈阵K与闭环系统特征值和特征矢量的关系,导出了二次型性能指标J、状态变量加权阵Q与飞机飞行品质的内在联系,从而使优化过程有可能紧密结合飞机飞行品质要求进行.     

减少飞机对风切变敏感性的研究

本文用时域内改变加权阵Q方法,优化设计有风切变时飞机的下滑控制系统。在设计过程中将风切变强度v′_f作为系统中的一个变量,使设计出的系统对风切变强度的灵敏度减少,即系统具有鲁棒稳定性。为了比较,文中还用二次型性能指标优化设计同一个系统。另外对性能指标中加权阵Q和鲁棒矢量加权阵Q_5元素的选取作了探索。     

改进直接多重打靶算法及其应用

直接多重打靶算法是求解最优控制问题很有效的方法之一。通过仅假设出节点处的控制变量值．使该算法在求解最优控制问题时更方便，收敛更快。利用改进算法求解了飞机在风切变中着陆和敏捷性管理系统的优化设计问题。结果表明．改进算法能较好地求解一类受约束最优控制问题，对奇异最优控制问题也能较好求解。     

多发飞机空中不对称停车时驾驶员最佳操纵规律研究

本文利用最优控制的基本原理,建立了求解多发飞机不对称停车时驾驶员最佳操纵规律的数学模型,介绍了求解这类对控制量变化幅值及速率有约束的最优控制问题的数值计算方法,并以“安-24”为飞机算例,对驾驶员的最佳操纵规律进行了计算。通过对计算结果的分析和与试飞结果的定性比较说明,用最优控制理论求多发飞机不对称停车时驾驶员的最佳操纵规律是可行的,计算结果亦是合理和可信的。     

改进型LQR方法在飞机控制律设计中的应用

阐述了线性二次型状态反馈（LQR）理论在飞行控制系统设计中的优势。针对现代飞机飞行控制系统非线性、多回路和强耦合的特点，典型的介绍了纵向飞行控制系统的设计过程。选择反馈信号以及升降舵等变量作为输出量．使传统LQR最优控制中对加权阵Q和R的选择变为对降维的加权阵Q的选择,并通过真实飞行速度进行动态调参，最后，通过仿真验证了该方法的正碜性和实用性。     

在风切变中复飞及其自动控制方案

为了确保飞机因遇到强烈的风切变而中断着陆实行复飞的安全,本文探计了自动复飞控制器设计问题。应用线性系统最优控制理论与现代控制理论相结合的方法,设计了最优和准最优的复飞自动器。同时,计算和分析了各种形式的风切变对复飞的影响;讨论了在决定高度上安全飞行窗口边界问题。     

改进参数化方法及在低空风切变中的应用

研究对参数化方法进行必要的改进,从而使该方法更好地用于求解最优控制问题。改进的基本思路是设法降低利用该方法转换而得的非线性规划子问题的维数。通常在利用参数化方法求解最优控制问题时,由于对控制变量和状态变量同时参数化,从而导致所转化而得的非线性规划子问题维数高,求解难。通过分析认为,只需对控制变量参数化,而对状态变量在时间节点处的值,则可通过对最优控制问题的微分约束进行分段积分求得,从而降低了转换而得的非线性规划子问题的维数,有利于该算法进一步推广应用。利用改进算法求解了飞机在低空风切变中的最优着陆轨迹问题,求解结果表明,改进算法可以顺利求解一类最优控制问题。     

大型飞机在风切变环境中飞行安全尺度分析

基于低空风切变对飞行安全的影响,对大型飞机在风切变环境中的飞行安全尺度进行了详细分析.主要从风切变能量水平和飞行安全尺度进行比较,从而可以评估风切变的危险程度,而风切变的危险程度主要从风切变危险尺度和速度危险尺度来衡量.风切变危险程度如果达到飞机飞行安全尺度边界,飞机则会发出告警提示.飞行员根据告警提示采用相应的操纵方法避免危险的发生,从而提高飞机的飞行安全性.     

风切变对农业飞机低空飞行特性影响的研究

本文以一架农业飞机为算例,系统地研究了纵向近地风切变对农业飞机飞行的影响.计算分析了考虑地面效应情况下,不同飞行状态飞机的纵向近地风切变动态品质和飞机的起飞上升.着陆下滑特性,并分析讨论了飞机飞行高度、飞行速度、飞机质量、切变强度及其方向对动态特性和起飞着陆性能的影响.     

基于GA的二级倒立摆LQR最优控制器设计

倒立摆是一个多变量、快速、非线性不稳定的系统.LQR最优控制以其较好的稳定性在倒立摆控制中常被应用.该方法的关键在于如何选取Q、R加权矩阵,通常需要多次的反复试探才能得到较满意的结果,极大地影响了其有效的应用.针对这一问题采用基于遗传算法的权矩阵设计方法设计二级倒立摆的LQR最优控制器,利用其有效的智能式搜索、渐进式优化的特点,获取Q、R阵及状态反馈控制率K.将此控制器用于二级倒立摆实验台,实验结果表明,此方法设计的最优控制器超调小、响应速度快,可以对实际倒立摆系统实现稳定控制.     

浅析低空风切变及其探测技术

低空风切变是一种在飞机起降阶段危害飞行安全的气象现象,通过介绍目前常用的一些探测技术,以帮助读者提高对低空风切变及其探测技术的认识.     

风切变对无人驾驶飞机超低空纵向平飞特性的影响

本文研究了风切变对超低空无人驾驶飞机近地平飞纵向运动特性的影响,给出了带和不带自动驾驶仪时考虑风切变的飞机纵向扰动运动方程,计算出不同参数变化时特征根轨迹和扰动运动过渡过程曲线,揭示出有关风切变参数、飞机速度静稳定性参数和自动驾驶仪参数对飞机纵向动态特性的影响。     

低空风切变对飞行的危险性评估

本文利用风切变场中飞机的近似的能量高度传递函数和激发飞机长周期振荡的最严重的风切变模型,研究并确定了适用于机载风切变系统的风切变危险通报(caution)的阀值.为机载风切变探测告警系统的研制提供了风切变的危险性评估准则.     

机载低空风切变系统适航要求及验证方法研究

风切变是一种特殊的大气现象,影响飞行安全,民用飞机在飞行时应尽量躲避风切变.机载低空风切变系统是一种有效的风切变探测系统,可以探测风切变的存在并发出警告,使飞行机组有足够的时间采取措施安全地避开风切变.本文简要介绍了风切变的概念及其危害,梳理了民用飞机主要应用的机载低空风切变系统类型,分析了机载低空风切变系统的适航条款要求,并给出了可采用的符合性验证方法.研究结果对国内民用飞机的适航审定取证工作具有积极意义.     

计算机辅助的低空风切变改出优化控制

介绍了动态系统的计算机辅助直接优化方法的原理及其在低空风切变改出飞行中的应用，利用较真实的风切变工程化模型，选择适当的控制函数模型，性能准则及其约束条件，通过计算机直接地，系统地和迭代地探寻最优条件，对飞机改出低空风切变控制进行了优化，获得了最佳改出性能飞行参数曲线，并与没有优化的改出引导策略结果作了比较，结果表明，通过优化，飞机改出低空风切变的性能获得了明显的改善。     

低层风切变对大型运输机动态特性的影响

本文采用水平向风速沿高度线性变化的风切变模型对某大型喷气客机在低层风切变中的动态特性进行了计算和分析。计及了飞行状态和航程的影响,也考虑了上升和下降气流的影响。分析结果表明,在仅有水平向风切变的情况下,对于不同航程和飞行状态,飞机承受正梯度水平向风切变的能力非常相近(σ_u~(*)=1)。当u_W~′>0时,随|u_w~′|的增加,飞机扰动运动趋于非周期不稳定运动。当u_w~′<0时,随|u_w~′|增加飞机扰动运动趋于振荡不稳定运动。在存有正梯度垂直向风切变情况下,对于不同的航程和飞行状态,飞机承受总的风切变的能力非常相近(σ_T~(*)=1);在存有负梯度垂直向风切变的情况下(W_w~′<0),对于不同的航程和飞行状态,无论对于正或负梯度水平向风切变,其承受负梯度垂直向风切变的能力(W_w~′(*))非常相近。无论对起飞或着陆状态,正梯度水平向风切变属危险情况。     

飞机抗拒风切变能力的计算

本文基于文献[1]-[4]对大型喷气飞机穿越严重风切变-微下冲气流的大量的优化轨迹的分析所得出的结论,提出了一种简单、近似的飞机安全穿越微下冲气流的性能指标,并基于能量守恒定律推导出一种近似的计算飞机抗拒风切变能力的解析公式。通过对波音-727飞机在起飞、着陆阶段的抗拒风切变能力的计算,表明该公式之计算结果与通过时间历程进行动态分析计算所得结果一致。从而为飞机风切变的警告,抗风切变控制系统的设计等等提供了一个有效的计算方法。     

飞机抗拒风切变的能力

本文对大型喷气飞机穿越严重风切变——微下冲气流提出了一种简单、近似的飞机安全穿越微下冲气流的性能指标,并基于能量守恒定律,推导出一种近似的计算飞机抗拒风切变能力的解析式。通过对波音-727飞机在起飞、着陆阶段的抗风切变能力的计算,表明该式之结果与通过时间历程进行动态计算所得的结果是一致的,从而为飞机风切变的告警以及抗风切变控制系统的设计提供了一个参考的准则。     

序列二次规划法解最优控制问题

在控制参数化的基础上结合序列二次规划算法，提出了一个数值解最优控制问题算法，求解了两个最优轨迹问题（某低速运动气垫船的控制问题，某国产运输机在风切变贯穿着陆中的运动控制问题），计算结果表明，该方法是求解受约束最优控制问题，其中包括奇异控制问题的有效手段。     

风切变影响下飞机纵向模态分析

飞机在大气中飞行时,会受到复杂的大气紊流的影响,其中以风切变最为普遍。文章分别对有风切变影响和无风切变影响下飞行的飞机建立纵向运动方程,并根据小扰动线性理论,针对低空定常平飞,分析了各自的纵向运动模态特性,为飞机飞行控制研究提供一定的理论依据。