现代主要控制方法的研究现状及展望

系统描述了控制问题的一般数学形式,针对现代控制理论各个研究领域,如最优控制、鲁棒控制、滑模控制、(人工)智能控制(包含容错控制,自适应控制,模糊控制,神经网络控制)和大系统控制等,分别系统总结了它们的构建思路、概念机理与发展现状,分析了它们的特性及不足,并对其发展趋势进行了论述。最后针对目前控制理论的研究状况,对未来控制理论及其特性进行了概括与展望。     

三容实验系统的变结构PID控制

基于非线性系统的反馈线性化,介绍了一种变结构PID控制方法．该方法能够有效地改善有控制量约束系统的控制性能．以某试验系统为被控对象,在对其进行反馈线性化同时实现静态解耦的基础上,给出了变结构PID控制的实验结果,并与常规PID控制进行了比较．结果表明了变结构PID控制的优越性．     

柔性关节机械臂振动抑制/柔顺统一控制

提出了一种可同时实现柔性关节机器人振动抑制控制和柔顺控制的自适应控制策略.所提出的控制策略为柔性关节机器人提供了振动抑制控制模式和柔顺控制模式的统一方案,将两种控制模式整合到一个控制器中,避免了设计两种控制器并在两种控制器之间切换,实现了两种控制模式的平稳过渡.本文还考虑了机器人连杆端和电机端动力学模型的不确定性,并通...     

微型飞行器自主飞行专家模糊控制技术

微型飞行器(Micro air vehicles, MAV)的自主飞行控制是目前国内外微型飞行器研究领域正在积极开展的一项研究.由于MAV自身尺寸微小,飞行环境复杂多变,其飞行力学具有明显的非线性、非定常特性,传统的飞行控制技术已非常不适用.本文将模糊控制技术引入到MAV飞行控制之中,实现了各个方向的姿态控制、高度控制,在此基础上,根据MAV飞行力学特性与实际飞行经验,建立了一个完整的专家控制体系,实现了MAV自主飞行控制.最后,运用Lyapunov理论,验证了系统的全局稳定性.     

一种在轨卫星控制分系统风险等级预测方法

使用2009至2020年某卫星控制分系统质量案例数据,提出一种基于BP神经网络的在轨卫星控制分系统技术风险等级预测模型。挖掘历史相关数据,建立在轨卫星控制分系统风险评价体系。排除风险源中的冗余信息,将重要信息数据离散化后,以BP神经网络进行训练,最终得到在轨卫星控制分系统风险等级预测模型。通过试验验证该模型可准确有效预测在轨卫星控制分系统风险等级,为卫星在轨风险控制提供支持。     

综合非线性鲁棒飞行控制系统设计

提出一种综合非线性鲁棒飞行控制系统设计方法,用于解决现代复杂战场环境下的飞行控制问题。为了克服系统的不确定性、时延性以及未建模动态给飞行控制系统带来的不利影响,在动态逆控制法的基础上,进一步设计了基于多层感知器神经网络和动态非线性阻尼控制的综合非线性鲁棒飞行控制器。利用神经网络参数的在线调整和动态非线性阻尼控制的抑制作用,使飞行控制系统能够跟踪给定信号,且满足一定的性能指标。最后将所设计的飞行控制系统用于某型歼击机的飞行仿真,结果证实当存在时延和平尾损伤时,设计的飞行控制系统具有很强的补偿能力。     

前体涡诱导机翼摇滚扰动控制高速风洞试验研究

通过在临界雷诺数范围内的翼身组合体自由摇滚试验,开展了前体涡扰动对机翼摇滚的流动控制研究。实验结果表明,通过对前体涡的控制可以有效消除翼身组合体摇滚的发生,添加头尖扰动的位置对控制效果具有明显影响,扰动在正侧向控制效果最佳,这种摇滚控制方式在较宽的迎角范围及马赫数范围内均有效。对前体涡诱导机翼摇滚的扰动控制机理做了简要分析。     

控制面临的任务和问题——美国控制界“高峰会议”观点摘编

美国国家科学基金会与 IEEE 控制系统学会联合召开了一次控制界“高峰会议”。由全美控制界最著名的约50位专家学者参加,对于控制学科当前的发展趋势和面临的问题以及对于控制的每一挑战和其中重要的研究课题都进行了认真讨论,最后形成了《控制面临的任务和问题》这份报告。对于我国控制界的同仁,这无疑是一份可惜鉴的重要材料。     

阻尼控制技术及其在飞机起落架上的应用基理分析

首先介绍了飞机起落架阻尼控制技术的进展及分类,对被动控制阻尼器和半主动控制阻尼器的性能进行了对比分析。然后介绍了基于磁流变阻尼原理的半主动控制方法,并对磁流变阻尼器在飞机起落架的应用基理进行了分析。     

输入受限乘波体飞行器的最优跟踪控制方法

针对存在输入受限的乘波体飞行器最优跟踪问题,基于反演控制设计了最优跟踪控制器。将控制分为稳态跟踪控制和瞬态最优控制两部分。首先基于反演控制框架,引入有限时间收敛跟踪器对虚拟控制律进行估计,避免了普遍存在的“微分项膨胀”问题。其次,考虑系统中存在不确定项,设计了非线性干扰观测器对不确定项进行估计,确保控制器的鲁棒性。同时,充分考虑输入受限情况,基于辅助误差补偿策略对控制输入进行修正。然后,为了实现最优控制,基于自适应动态规划设计瞬态最优控制器。最终通过数字仿真,验证所设计控制方法的有效性。     

A320系列飞机发动机引气系统原理及故障分析

本文在分析A320系列飞机发动机引气系统温度控制和压力控制原理的基础之上,结合发动机引气系统4个典型故障案例的隔离程序,形象说明了发动机引气系统温度控制和压力控制原理。而所引入的系统测试方法,使引气系统的维护和故障隔离更有的放矢。     

基于Petri网的空中交通管制辅助决策系统

空中交通管制系统是生产实际中的一种典型的离散事件动态系统（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ ｅｖｅｎｔ ｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍ,ＤＥＤＳ）,而Ｐｅｔｒｉ网理论是研究ＤＥＤＳ的有力工具之一。为了描述空中交通管制系统受到外部控制的交互机制及层次结构,文中引入Ｐｅｔｒｉ网概念的一类扩充－－开放Ｐｅｔｒｉ网的概念,并用开放Ｐｅｔｒｉ网工中交通管制辅助决策系统进行建模与分析,阐述了空中交通管制辅助决策系统的开放Ｐｅｔｒ     

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。     

综合TF／TA飞行的航迹控制与仿真

在超低空突防过程中．有效的航迹跟踪控制算法是飞行器顺利完成综合地形跟随／地形回避(TF／TA)飞行任务的保证。在综合TF／TA飞行过程中，由于飞行器需作大机动飞行，纵、横向之间存在严重耦合，常规的航迹跟踪控制算法亦不适用。本文将六自由度飞机状态方程描述为纵、横向两个子系统所构成的关联大系统，并在一定的假设条件下将两者之间的耦合成分分别看作纵、横的控制量的一部分，然后利用大系统变结构控制理论，对TF／TA飞行的纵、横向的轨迹控制律进行独立设计，降低了理论研究和工程实现的难度。仿真例子表明这一方法是可行的。     

航线运输驾驶员执照理论培训质量控制体系的构建

航线运输驾驶员对航空理论知识掌握的是否全面和扎实,直接并将持续影响其驾驶技术能力和航空安全水平。建立科学的培训质量控制体系是全面提高航线运输驾驶员执照理论教学质量的客观要求。鉴于此,本文从ATPL培训机构组织体系、ATPL培训质量保证监控体系、ATPL培训质量保证制度体系和ATPL培训质量保证工作流程四个方面构建了航线运输驾驶员执照理论培训质量控制体系。通过该质量控制体系的构建与下一步的实践,将有效提高ATPL理论培训质量,较好地满足中国民航对航线运输驾驶员的用人需求。     

奇异摄动法在数字飞行控制系统设计中的应用和实现

本文研究了线性定常离散奇异摄动系统的分解降阶,并进行了系统基于最优离散调节器理论的组合状态反馈设计。为了结合实际应用,提出了基于快子系统的龙伯格观测器设计方法。最后,用奇异摄动法具体设计了数字飞行控制系统(DFCS),并用微机予以实现。     

M数控制初步研究

本文研究了目前国内亚、跨声速风洞M数控制的几种方法,分析了现状和所面临的问题,提出对第二喉道用闭环控制和对驻室静压的闭环控制方法,简要介绍了52风洞亚声速运行时的驻室静压控制和总、静压比值控制的原理,并着重讨论了风洞串级控制的变量耦合问题。     

考虑功率约束的控制分配方法

根据飞机作动系统的工作原理,针对液压源能量有限的现状,提出作动系统的功率约束条件。同时考虑操纵面的物理约束,提出了功率受限的操纵面控制分配问题,并给出相应的解决方案。功率受限的操纵面控制分配方法将控制律设计与操纵面任务分配分割为两个模块独立运行,以动态逆控制律为基础,建立控制指令和操纵面间的动态映射关系,考虑操纵面的物理约束并以功率最小作为优化指标,将控制分配问题转化为一个二次规划问题,通过数值求解实现控制系统功率受限下的控制分配。仿真结果表明,考虑功率约束的控制分配方法,可以在系统满足一定稳定性及飞行品质要求的前提下,分配和管理多个冗余操纵面达到指令要求,同时实现系统消耗总功率最小,保证了作动系统的稳定性与安全性。     

无人直升机自适应神经网络姿态控制

回顾了自适应飞行控制技术、反馈线性化和模型逆理论，分析了误差动力特性．设计了自适应神经网络姿态控制系统。其中，模型逆基于悬停状态，基于神经网络的自适应控制律能够确保跟踪误差和控制信号的有界。仿真结果表明：模型逆增强的非线性神经网络能够对无人直升机的不确定性和建模误差进行自适应。而且对PD控制器和鲁棒项系数变化的仿真结果进行了比较。