一类完整性控制系统的设计及其在挠性航天器中的应用

本文利用变形Riccati方程的性质,提出一种多变量控制系统设计法。所设计的系统动态特性好,具有最优性,且在执行器失效时具有完整性。文中就挠性航天器动力学控制问题进行了应用研究。     

BTT导弹再入段非线性鲁棒控制

针对BTT导弹再入段的非线性模型以及三通道间的较强耦合,研究了模型不确定情况下的解耦和跟踪控制问题。首先分析了BTT导弹在再入段的非线性模型,然后根据微分几何方法检验该模型是否可进行输入输出解耦,并推导出BTT导弹在再入段的非线性解耦控制律,其后分析了在某种匹配不确定情况下导弹动态系统的具体形式,并将李亚普诺夫方法运用到控制器的设计中,得出鲁棒输出控制跟踪控制律。采用该控制方式对某型BTT导弹的六自由度仿真实验结果表明:该鲁棒控制方法在系统存在不确定性的情况下,可保证系统的稳定性,并实现三通道间的近似解耦,使攻角α,侧滑角β和滚动角γ良好地跟踪期望指令。     

不确定非线性系统鲁棒控制研究

对不确定非线性系统鲁棒控制的主要设计方法和应用领域进行了较为详细的分析和论述，包括Lya-punov方法、输入／输出反馈线性化方法、变结构控制方法及神经网络控制方法等。给出了设计思想，对它们在不确定非线性系统设计中的地位和作用进行了评述，并指出了存在的问题和相关的研究方向。     

变结构快速鲁棒跟踪系统

快速鲁棒跟踪是跟踪系统的重要指标之一。为此本文提出了自适应Ｈｕｂｅｒ函数和广义开关函数概念，并根据这两种概念，构造了具有快速和鲁棒两种特性的变结构跟踪系统。其特点是在大误差范围内系统工作在Ｂａｎｇ－Ｂａｎｇ型模糊滤波模式，以保证最短时间收敛。而在小误差范围内，工作在线性滤波器模式，以保证系统的最优性。最后给出了目标跟踪系统仿真结果。     

飞行器姿态的一种鲁棒自适应模糊解耦控制

飞行器姿态系统具有非线性、强耦合、多输入多输出(MIMO)的特点。本文针对飞行器姿态模型的非线性和不确定性，提出鲁棒自适应模糊解耦控制方法，对飞行姿态进行机动控制。首先，设计基于精确反馈线性化的模糊解耦控制环节。针对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项，采用H∞鲁棒补偿控制方法，使误差干扰项对系统的影响最小。为充分利用有限的模糊规则，采用非线性可调参数模糊模型。模糊参数的自适应调节律由李雅普诺夫综合法得到。数学仿真表明，该控制方案对于空间飞行器姿态系统中的非线性和参数不确定性具有较强的适应能力。     

BTT导弹控制系统鲁棒动态逆设计

应用双时标的假设计，将导简动力学分离为快变状态动力学和慢变状态动力学，然后，对慢变动力学和快变动力学分别进行反馈线性化设计，考虑到空气动力系数具有较大的不确定性，进一步，对期望的慢变动力学和快变动力学进行鲁棒控制设计，6DOF数学仿真验证了该方法的有效性。     

一种遥测缓变参数自动判读的新方法

针对遥测参数中缓变参数的自动判读问题，提出一种基于历史数据统计特性的遥测缓变参数自动判读新方法。首先，设计了一种以参数目标数据时标为基准的时间间隔递推算法和线性插值方法，使历史数据与目标数据的时标得到有效统一。其次，基于方向和距离函数构造了双因子等价权函数，并利用抗差最小二乘估计算法得到了参数的估值和标准差。最后，根据参数的估值和标准差对目标数据进行统计分析，依据目标数据的概率分布判断参数是否存在异常，进而实现参数的自动判读。仿真校验结果表明，该方法能有效辨识缓变参数中的异常参数，且具有较强的抑制随机噪声和抗差自适应能力。与传统以人工为主的判读方式相比，该方法能有效提高遥测参数判读的效率和准确性。     

Review of uncertainty-based multidisciplinary design optimization methods for aerospace vehicles

This paper presents a comprehensive review of Uncertainty-Based Multidisciplinary Design Optimization (UMDO) theory and the state of the art in UMDO methods for aerospace vehicles. UMDO has been widely acknowledged as an advanced methodology to address competing objectives of aerospace vehicle design, such as performance, cost, reliability and robustness. However the major challenges of UMDO, namely the computational complexity and organizational complexity caused by both time-consuming disciplinary analysis models and UMDO algorithms, still greatly hamper its application in aerospace engineering. In recent years there is a surge of research in this field aiming at solving these problems. The purpose of this paper is to review these existing approaches systematically, highlight research challenges and opportunities, and help guide future efforts. Firstly, the UMDO theory preliminaries are introduced to clarify the basic UMDO concepts and mathematical formulations, as well as provide a panoramic view of the general UMDO solving process. Then following the UMDO solving process, research progress of each key step is separately surveyed and discussed, specifically including uncertainty modeling, uncertainty propagation and analysis, optimization under uncertainty, and UMDO procedure. Finally some conclusions are given, and future research trends and prospects are discussed.     

多指标LMI鲁棒故障检测滤波器在卫星姿态控制系统中的应用

卫星在轨运行中,需要对其故障进行及时的检测,模型的不确定性使得如何在轨卫星的故障检测产生了很大的干扰。以往的方法是将故障、输入和干扰统一作为广义输入,通过H∞范数增益最小使得系统残差最大程度地接近于故障,然而这不能反映故障、输入和干扰三者的重要关系。为此需要研究三者到残差增益的多指标下,滤波器的参数设计方法。以推导从三者到残差的传递函数表达式为主要方法,以线性矩阵不等式为工具,把指标化为可求解模型,得到多指标下的故障检测滤波器设计方法。设计的滤波器应用于采用喷气执行机构的在轨卫星模型里,给出了滤波器的设计结果。从仿真的结果看,虽然三个增益无法满足同时远远小于1的条件,但通过自适应的阈值,可实现对在轨喷气执行器卫星的鲁棒故障检测。