高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

针对具有“乘波体”构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基 于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数（LPV）控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明：所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。     

基于粒子群算法的H∞鲁棒飞行控制系统设计

研究了应用混合灵敏度H∞控制理论设计飞行控制系统鲁棒控制器的问题．分析并提出了利用粒子群优化算法来优化H∞加权函数阵．找到了同时满足系统时域和频域性能要求的鲁棒控制器。以某型推力矢量飞机侧向运动为例进行仿真与设计。仿真结果表明。所设计出来的飞行控制系统不仅具有良好的鲁棒稳定性．还具有很好的鲁棒性能。     

基于角速率的低配置小型无人机高度控制律设计

采用鲁棒伺服最优控制方法（RSLQR,Robust Servo Linear Quadratic Regulator）设计了基于角速率的某小型无人机高度控制律。该方法将鲁棒指标和时域控制品质相融合,将跟踪误差扩展到系统动态模型中,利用线性二次型最优控制理论,设计了控制律结构和参数,实现了高度的无静差控制,保障了控制器的鲁棒性能。与常规控制器对比结果表明：基于角速率的控制器具有良好的高度跟踪效果和抗干扰能力,满足了小型低配置无人机的飞行控制要求。     

基于角速率的低配置小型无人机高度控制律设计

采用鲁棒伺服最优控制方法(robust servo linear quadratic regulator,RSLQR)设计了基于角速率的某小型无人机高度控制律。该方法将鲁棒指标和时域控制品质相融合,将跟踪误差扩展到系统动态模型中,利用线性二次型最优控制理论,设计了控制律结构和参数,实现了高度的无静差控制,保障了控制器的鲁棒性能。与常规控制器对比结果表明：基于角速率的控制器具有良好的高度跟踪效果和抗干扰能力,满足了小型低配置无人机的飞行控制要求。     

高速进给传动的滑模控制器设计

自适应滑模控制方法可适应于控制高速进给传动.该控制系统对传动参数的不定性是鲁棒的,且使带宽最大,并补偿诸如磨擦和切削力等外部干扰.在给出进给传动动力学模型的基础上,针对滚珠丝杆传动系统及其运动微分方程,讨论了设计滑模控制器的2个主要步骤,即滑移面和李亚普诺夫函数的选择.随后用圆和菱形铣削轨迹进行了加工试验,其轮廓误差与用前馈摩擦和伺服动态补偿的极点配置控制器作了对比.结果表明,滑模控制器在快速调整和执行过程中具有明显优点.     

参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制

为解决有人与无人车辆编队中,有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入对无人车跟踪控制的扰动问题,设计了一种参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制算法。通过采集分析历史数据确定控制器扰动的噪声极值,并经过适度放缩得到其鲁棒边界。设计抑制该扰动的局部反馈鲁棒控制器,并通过贝叶斯优化的方法实现鲁棒边界等控制器参数自优化。基于混合整数线性优化的方法预测有人领航车未来轨迹,并设计鲁棒模型预测控制器实现无人车对有人领航车的跟踪控制。仿真和实车试验结果表明：所设计的鲁棒模型预测控制器在跟踪精度方面相比于传统模型预测控制器有明显的提升;同时该控制器有效地抵抗了来自有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入、无人跟随车系统模型不确定性和外部环境的扰动,振荡情况明显改善,提高了系统的鲁棒性。     

μ-synthisis方法在结构一声耦合系统鲁棒控制中的应用

以在工程中普遍存在的封闭空间结构一声耦合系统为对象，基于鲁棒结构奇异值理论，建立了结构一声耦合系统鲁棒主动控制模型，提出了设计鲁棒μ-synthesis。控制器的方法：通过引入虚拟的不确定块，将耦合系统响应性能的问题转化为广义系统的稳定鲁棒性问题，采用标准D-K迭代法求解该增量系统的稳定鲁棒控制器。封闭空间结构一声耦合系统的控制仿真表明，同鲁棒H∞控制结果相比，μ-synthesis方法对模型不确定性具有良好的稳定鲁棒性和性能鲁棒性。同以往的研究相比，新意在于应用μ-synthesis方法设计了结构一声耦含系统鲁棒控制器，以克服H∞控制器的不足。     

飞机俯仰姿态的μ 鲁棒控制

针对飞机飞行条件变化引起的模型不确定性问题,基于μ控制理论设计鲁棒的俯仰姿态控制系统。根据干扰抑制原理将俯仰姿态控制系统设计转化为μ综合的一般框架,将鲁棒性能问题转化为广义系统的鲁棒稳定性问题。利用D-K迭代算法求解得到14阶的μ控制器,基于平衡截断方法将该控制器成功地降为4阶。对μ降阶控制器进行鲁棒性分析,结果表明μ控制能兼顾系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

基于动态逆的飞行器非线性鲁棒控制系统设计

将动态逆理论应用于飞行器控制系统设计中,设计非线性鲁棒控制器。首先进行动力学建模,然后基于动态逆理论设计非线性鲁棒控制器并给出仿真结果。仿真结果表明,与传统设计方法比较,该控制器具有较好的动态品质和较强的鲁棒性。     

模糊控制与特征结构配置方法在飞行控制律设计中的应用

将特征结构配置与模糊控制理论相结合对飞机侧向偏离控制律进行设计.首先介绍了特征结构配置的原理和反馈增益矩阵的算法,在此基础上结合带优化修正函数的无量化模糊控制规则自调整方法对闭环系统进行鲁棒控制器设计.该控制策略以特征结构配置作为内环控制器,模糊控制器作为外环控制器,使控制系统具有较好的动态性能和较强的鲁棒性.仿真结果表明系统获得了较好的动态性能,并且有效抑制了内部参数摄动对系统的不良影响.     

奇异摄动理论在倾斜转弯导弹自动驾驶仪设计中的应用

ＢＴＴ导弹协调转弯自动驾驶仪的综合问题，因弹体动力学的交叉耦合和具有不确定参数而变得十分复杂。本文用奇异摄动理论和控制舵面解耦技术，将多变量系统简化成单变量系统，并用极点配置理论设计了协调转弯自动驾驶仪。对设计的系统进行数字仿真，证实了方法的正确性。     

极点配置方法在姿控系统设计中的应用

给出了一种控制系统的设计方法--传递函数阵的极点配置方法,这种方法能够根据系统的特征多项式迅速确定校正环节的设计参数,通过在反馈回路中引入类似 PID 控制器来自适应调节飞行器的稳定回路.仿真结果验证了极点配置方法在姿控系统设计中的有效性.     

基于特征结构配置的非线性控制器在直接力控制中的应用

针对直接力控制中的直接升力模态，文中提出了一种基于特征结构配置法的非线性控制器。仿真表明：采用该控制器的飞行控制系统实现了纵向力矩之间的解耦，并具有良好的动态性能和较强的鲁棒性。     

三回路驾驶仪的极点配置方法设计

将三回路驾驶仪等效为全状态反馈的状态空间模型,证实了冗余参数预先设定的可行性。考虑舵机状态反馈的约束,利用优化程序搜索符合舵机反馈约束的附加极点并进行极点配置,可把系统主导极点完全配置到期望的极点位置。设计结果表明了文中所提出方法的正确有效性。     

火炮稳定器的自适应控制方法研究

本文提出设计火炮稳定系统控制器的一种新方法，应用自适应控制的基本原理，采用最小方差控制与极点配置组合的控制算法。该算法简单、计算量小、易于实现计算机实时控制，有利于提高行进间火炮武器系统的射击精度，仿真试验表明，这种方法的控制效果十分明显。     

战术导弹三回路过载驾驶仪时频特性分析

基于小扰动线性化的纵向弹体控制模型,研究了三回路驾驶仪及其新弹体的结构、快速性、鲁棒性以及对静不稳定弹体的增稳能力,建立并分析了驾驶仪的无量纲模型,针对三回路驾驶仪提出了一种新的设计思路。研究结果表明:阻尼回路新弹体增稳能力和鲁棒性较弱;增稳回路新弹体具有良好的鲁棒性和增稳能力但响应速度较慢;三回路驾驶仪通过设计一个远离开环弹体频率的一阶主导极点和一对阻尼合适的高频极点,使系统具备较好的快速性、稳定性和鲁棒性。     

两回路驾驶仪加速度计杠杆效应研究

基于极点配置设计的两回路驾驶仪,分别从快速性和稳定性角度分析了加速度计杠杆效应对驾驶仪性能的影响,且借助根轨迹和反馈分析等方法阐明了影响机理。从快速性角度分析,发现正杠杆效应可大幅减缓驾驶仪无阻尼自振频率随开环增益的增大趋势,使得在工程舵机允许频带内两回路驾驶仪不通过在前向通道引入校正网络可实现高增益;从稳定性角度分析,发现正杠杆效应可提高驾驶仪整个反馈回路的相位裕度。因此,工程上可根据设计需要采用加速度计前置的手段来改善导弹控制系统的快速性或稳定性。最后,借助仿真实例验证了分析结论的正确性。基于极点配置设计的两回路驾驶仪,分别从快速性和稳定性角度分析了加速度计杠杆效应对驾驶仪性能的影响,且借助根轨迹和反馈分析等方法阐明了影响机理。从快速性角度分析,发现正杠杆效应可大幅减缓驾驶仪无阻尼自振频率随开环增益的增大趋势,使得在工程舵机允许频带内两回路驾驶仪不通过在前向通道引入校正网络可实现高增益;从稳定性角度分析,发现正杠杆效应可提高驾驶仪整个反馈回路的相位裕度。因此,工程上可根据设计需要采用加速度计前置的手段来改善导弹控制系统的快速性或稳定性。最后,借助仿真实例验证了分析结论的正确性。     

位置随动控制系统的降维观测器设计与仿真

为改善位置随动控制系统性能,运用现代控制理论中的状态反馈、极点配置、观测器等技术,同时对多个状态变量进行闭环控制。因存在不可直接量测的状态变量,进一步设计一个降维观测器,用估计值实现不可直接量测的状态变量反馈。设计与仿真在MATLAB环境下实现,得到了符合要求的结果。     

椭圆形升降式高杆灯的风洞实验研究

本文介绍了椭圆形高杆灯在小量级风洞中 ,用 1 :8缩比模型进行实验研究的方法 ,主要测出了灯及灯盘在各向风的作用下所受的气动力的变化规律 ,并对此进行了简单分析 ,找出了灯及灯盘所受最大气动力的相对位置及体型系数 ,为该灯的强度校核提供了可靠的气动力数据。