火星飞机的多胞LPV鲁棒控制器设计

随着火星探测的日益发展,火星飞机作为一种中尺度探测手段,能够很好地补充轨道和地表探测器之间的能力空白。针对火星飞机的强非线性、参数不确定性的特点,提出了一种火星飞机的多胞LPV变增益H∞控制器设计方法。首先依据火星飞机的纵向非线性模型,在进行研究的飞行包线内选取适量平衡工作点进行雅可比线性化,通过线性化后的线性时不变系统数值拟合得到系统的LPV模型;然后通过张量的高阶奇异值分解理论进行张量积建模,实现火星飞机LPV模型的多胞形表示。最后设计基于LMI求解的鲁棒变增益控制器,使对象能够克服不利特性的影响,能够完成指令信号的快速跟踪并且使系统具有较强的鲁棒性。     

基于模型的运载火箭总体设计方法初探

复杂装备研制模式转变是历史潮流发展的必然趋势，运载火箭作为复杂装备代表之一，可借助基于模型的系统工程（Model Based System Engineering，MBSE）思想和信息化手段，提高火箭总体设计效率，增强总体优化能力。对运载火箭研制模式发展需求和MBSE方法进行了分析，提出了基于模型的运载火箭总体设计框架；针对当前各系统研制过程中的难点和不足，给出了基于模型的解决方案，并对方案的落地应用提出了建议。     

主动防御的滑模制导算法研究

针对主动防御中基于线性化模型设计的制导算法在较大前置角偏差下性能较差的问题,提出防御弹的单向协同滑模制导算法和目标、防御弹的双向协同滑模制导算法。建立了目标、防御弹和拦截弹的相对运动学模型和线性化模型。在目标机动不依赖于防御弹场景下,基于滑模控制理论,选取零控脱靶量（Zero Effort Miss,ZEM）作为滑模面,设计了防御弹的单向协同滑模制导算法。为了进一步提高性能,选取ZEM和零控相对速度（Zero Effort-Velocity,ZEV）作为滑模面,设计了目标、防御弹的双向协同制导算法。通过大量的仿真算例,验证了提出的制导算法的有效性和鲁棒性。     

简单自适应鲁棒飞行重构控制律研究

提出一种基于简单自适应控制的重构控制律设计方法，用于提高飞行重构控制系统的鲁棒性和抗干扰性。针对故障飞行控制系统，设计了一种包含一个基本控制器和一个简单自适应控制器的重构控制器。在基本控制器中，应用具有预定稳定度的线性二次型指标最优控制，以改善系统的稳定性；在简单自适应控制器中，引入并联前馈补偿器，保证故障飞行控制系统满足正实性要求，并将其转化为同时镇定问题，利用YALMIP工具箱进行了求解。以某型飞机侧向飞行控制系统为例，针对系统参数变化和承受有界干扰情况，对所提出的方法进行了仿真分析，结果表明该重构飞行控制系统在跟踪参考输入信号时具有较好的鲁棒性和较强的适应能力。     

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。     

滑模变结构控制及在电动舵系统中的应用研究

针对导弹电动舵系统的精确控制问题，在建立系统非线性数学模型的基础上，设计了一种基于趋近率的滑模变结构控制（VSC）算法。通过连续化控制量较好的消除了系统抖振，根据上下界的原理对外部干扰和不确定的影响性进行补偿，从而提高了算法的鲁棒性和非线性处理能力。通过对典型导弹电动舵系统仿真，结果表明，在电动舵系统受内部参数摄动和外部非线性干扰的工况下，利用该方法设计的控制器，能实现快速、准确、无超调地跟踪给定信号。     

运载火箭垂直回收着陆段制导导航与控制技术研究

子级垂直回收的一项关键技术是制导、导航与控制（Guidance Navigation and Control,GNC）技术。瞄准未来的组合体回收模式,结合现阶段发动机、着陆支架等环节的性能和特点,全面分析了返回过程中最关键的垂直着陆段对控制系统的需求和约束条件,研究了一种针对垂直着陆段的GNC技术,包含高精度导航算法、适应大推重比运载器快速下降模式着陆的凸优化在线轨迹规划与制导算法、适应大静不稳和晃动极零结构的参数优化设计以及基于自抗扰的高精度姿态控制算法。仿真结果表明,提出的技术可以满足设计需求。     

消摇摆稳定系统控制器的设计

为使消摇摆稳定系统具有良好的动静态性能和抗外部干扰变化的鲁棒性,采用智能化分段控制与模糊自调整PID参数控制设计系统控制器。其分段控制以误差角大小判断阈值εi为依据,大误差时（≥ε1）采用非线性控制（Bang-Bang控制）以提高系统快速性,误差降至一定程度（ε1～ε2）采用PD控制以保证系统平稳,系统稳定时（ε2～ε3）采用模糊自调整PID参数控制以减小稳态误差,小误差时（＜ε3）再辅以前馈控制以保证动态跟踪精度。并导出了有关各控制段的控制器模型,给出了模糊自调整PID参数控制器系统框图和模糊控制查询表。实验证明该设计是可行的。     

基于FNN的PID非线性系统位置控制

针对数学模型不确定的某操瞄控制系统的控制问题，特别是滞环因素给系统的控制精度造成的不利影响，提出了一种基于Takagi-Sugeno模型的模糊神经网络(FINN)和比例积分微分(PID)控制的位置控制器和一种基于实数编码的遗传算法优化模型，运用该优化模型优化了控制器参数。仿真结果表明，该控制器具有较好的鲁棒性，采用这种控制器，系统能够高精度、快速、平稳地调转到指定的位置。     

基于化学反应优化算法的导弹鲁棒PID控制器设计

由于现代空空导弹的非线性、强耦合气动特性,传统基于SISO模型的PID控制器整定方法难以满足当前很高的控制性能要求,为了满足导弹某些极限状态的控制需求,对控制系统的鲁棒性提出了更高的要求。为此本文研究了一种基于化学反应优化算法的H_∞-PID鲁棒控制器设计方法,并将其应用于样例空空导弹横侧向通道控制。仿真结果表明了本文提出的控制器设计方法的优越性。     

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。     

运载火箭推进剂交叉输送系统控制方法仿真研究

利用AMESim软件建立级间多贮箱并联的交叉输送系统仿真模型,利用交叉输送地面试验数据对模型进行修正,开展了2种控制方法的仿真计算,验证了采用截止阀控制和压力差控制:2种方法的可行性。研究表明：贮箱气枕压力和交叉管路流阻是影响推进剂交叉输送的重要因素;截止阀控制方案中贮箱压力的设计需重点满足芯级发动机最低泵入口压力条件,压力差控制方案中需综合考虑满足最低泵入口压力条件和维持芯级液位稳定的要求来设计贮箱压力;截止阀控制方案所需的助推贮箱压力较小、芯级液位控制难度更小,其性能更优。     

基于Ackermann规则的全程滑态变结构控制器及应用

变结构控制是解决在飞行过程中参数、干扰不断变化的导弹控制的一种新途径。基于Ackcrmann规则的滑态变结构控制器，在所设计的滑态函数中引入全程滑态因子，既能保留基于Ackermann规则设计变结构控制器简单的优势，又消除了能达阶段，实现姿态控制系统的全局鲁棒性控制，仿真结果表明该控制器性能较为满意。     

带倾侧角约束STT形式及BTT形式的机动飞行器速度控制方法

随着飞行任务的变化,对机动飞行器进行速度控制时的运动姿态提出了新的要求。为了提高速度控制精度以及拓展该方法在多种控制方式中的应用范围,首先,利用高斯伪谱法（Gauss Pseudospectral Method,GPM）生成理想速度曲线,为飞行器作速度控制提供可靠的速度参考曲线;然后,提出了带倾侧角约束的侧滑转弯（Skid To Turn,STT）形式以及倾斜转弯（Bank To Turn,BTT）形式的速度控制设计方法。仿真分析表明,本文提出的方法,能够实现对再入飞行器落速的精确控制,同时实现带倾侧角约束STT形式及BTT形式的机动飞行器速度控制。     

基于遗传算法的电静压伺服系统模型参数辨识

为了优化模型仿真的控制系统参数,针对电静压伺服系统（Electro-Hydrostatic Actuator,EHA）,建立控制器、电机、液压作动器模块化模型,根据各模块输入输出量的试验数据,采用最小二乘法对系统模型参数进行辨识,并将辨识结果导入遗传算法的初始种群,进一步对系统模型参数进行优化,得到系统的精确模型。结果表明,优化的辨识结果在时域和频域都更为精确的逼近实际系统,匹配程度在90%以上,证明该方法的可行性。     

高升阻比滑翔飞行器再入制导方法研究

针对高升阻比滑翔飞行器再入段制导方法的工程需求,提出了“改进的预测-校正制导+定向末制导”方法作为再入段制导方法。通过调整其横向制导的误差边界,解决了飞行器在交班点附近出现的横向误差不收敛问题,同时兼顾了较大的横向机动距离,发挥了飞行器高升阻比的特性。对预测-校正制导流程进行了改进,从而赋予了飞行器在线变更目标点的能力。在距目标一定距离时切换为末制导律,采用约束落点弹道倾角和航向角的广义比例导引法,实现对目标的定点定向打击。蒙特卡洛仿真结果表明,该制导方法对各项误差有较强的鲁棒性,具有较好的应用前景。     

输入受限时电机伺服系统渐近跟踪控制

参数不确定性、不确定非线性（特别是非线性摩擦）以及输入受限等非线性问题在电机伺服系统中广泛存在,针对以上诸多问题,建立了包含连续可微摩擦模型的系统数学模型,提出了一种基于误差符号积分鲁棒控制器的新型控制方法。该方法能实现在输入受限时和外干扰作用下的渐近跟踪。采用Lyapunov函数从理论上证明控制器的渐近稳定性。仿真对比结果表明,该控制方法在输入受限时展现了优良的跟踪精度和响应速度,且具有较强的鲁棒性。     

混合参数自调整模糊PID控制在空调系统中的应用

针对空调系统的参数不确定性以及模型不精确性，研究一种混合参数自调整模糊PID控制策略，将直接控制型模糊控制器、增益调整型模糊控制器和传统的PID控制器相结合，共同组成自调整模糊PID控制器，以提高控制器的控制性能和整个系统的鲁棒性。仿真结果表明，采用该控制方法可取得良好的控制效果，并进一步证实理论分析的正确性。     

基于VxWorks操作系统的某随动系统控制算法软件设计与实现

针对某倾斜瞄准式装置具有大质量大惯量且非线性的特点,以军用加固计算机作为控制系统的硬件平台、嵌入式操作系统VxWorks为软件平台设计了一种零-极点对消自校正PID控制器。在对自校正PID控制器从原理、设计方法上进行详细说明的基础上,对某装置的随动系统进行了控制器设计,利用零-极点对消的原理计算了3种工况下的PID控制参数,通过满载、半满载和空载工况试验,结果表明采用该控制算法具有控制量小、鲁棒性强的特点,适合于最小相位系统,系统在稳定性和快速性方面都取得良好的控制效果,适用于变质量变负载装置的随动控制系统。     

变体飞行器有限时间切换H∞跟踪控制

针对变体飞行器变形过程中的跟踪控制问题,基于切换线性变参数控制理论建立了变体飞行器模型。为了抑制变形过程中控制器切换和不确定性的影响,保证闭环系统有限时间有界同时满足指定的H_∞性能指标,基于模态依赖平均驻留时间方法和多Lyapunov函数方法,提出一种切换有限时间H_∞跟踪控制器的设计方法,并分析了系统的有限时间鲁棒稳定性,通过求解线性矩阵不等式得到控制器存在的充分条件。仿真结果表明,所提方法能够使飞行器系统准确跟踪指令,且对于控制器切换和不确定性具有鲁棒性,降低了控制器设计的保守性。