基于L1动态逆的自主空中加油对接控制

为实现无人受油机与加油机的自主安全对接,提出基于L1自适应动态逆的无人机自主空中加油对接跟踪控制方法.根据时标分离的原则,将无人受油机的姿态控制分为快、慢回路,采用动态逆方法设计姿态回路控制器,设计L1自适应系统补偿外界气流干扰和系统模型误差,并采用自主空中加油对接段仿真系统对所设计控制系统进行验证.仿真结果表明:该对接跟踪控制系统具有很高的抗干扰能力和鲁棒性,能满足自主空中加油的控制精度要求.     

基于滑模的空中加油受油机会合制导与控制

为实现空中加油过程中受油机与加油机自主会合,建立满足会合要求的滑模控制面,设计相应制导律.根据受油机与加油机相对位置与速度得出受油机前向加速度指令.基于六自由度受油机动力学模型,采用时标分离将受油机的角运动系统分为快慢回路,采用动态逆方法分别进行系统设计和设计满足追踪会合要求的速度控制律,并以无人机自主跟踪加油机实现会合为例进行仿真.结果表明:该系统能引导受油机实现与加油机的会合,具有良好的动态性能.     

基于自适应神经网络Backstepping空中加油编队飞行控制

为解决无人机自主空中加油过程加油机和受油机编队飞行控制的问题,提出了对受油机采用导引回路和 姿态回路分离控制策略,采用L1 导引算法设计一种基于自适应神经网络Backstepping 飞行控制器。将改进的L1 导 引算法应用于受油机的横向和纵向的导引,使用自适应神经网络补偿受油机受到的外界的干扰和系统模型误差,神 经网络权值矩阵通过自适应律在线更新,并结合Backstepping 控制方法设计受油机的控制律。仿真结果表明：在受 油机与加油机编队飞行过程中,该设计方法能有效提高受油机的跟踪精度和抗干扰能力,解决空中加油编队飞行控 制问题。     

基于自适应神经网络Backstepping 空中加油编队飞行控制

为解决无人机自主空中加油过程加油机和受油机编队飞行控制的问题,提出了对受油机采用导引回路和 姿态回路分离控制策略,采用L1 导引算法设计一种基于自适应神经网络Backstepping 飞行控制器。将改进的L1 导 引算法应用于受油机的横向和纵向的导引,使用自适应神经网络补偿受油机受到的外界的干扰和系统模型误差,神 经网络权值矩阵通过自适应律在线更新,并结合Backstepping 控制方法设计受油机的控制律。仿真结果表明：在受 油机与加油机编队飞行过程中,该设计方法能有效提高受油机的跟踪精度和抗干扰能力,解决空中加油编队飞行控 制问题。     

基于鲁棒轨迹跟踪的直/气复合鲁棒控制设计

针对直接力/气动力复合姿态控制问题,将鲁棒轨迹跟踪控制与动态逆控制相结合,设计了一种基于鲁棒轨迹跟踪的直/气复合鲁棒控制姿态控制方法。该控制方法将鲁棒轨迹跟踪控制与动态逆控制有机融合进行虚拟控制设计,在慢回路动态逆设计的基础上引入鲁棒轨迹跟踪控制,抑制直接力控制对气动力控制的干扰,提高系统的鲁棒性。仿真研究表明,所设计的控制算法具有较好的控制效果,能够有效提高系统的鲁棒性。     

受油机横侧向对接飞行控制研究

针对插头锥管式受油机在对接状态时的横侧向飞行控制问题,提出稳定滚转角和偏航角为目标的控制器设计原理.分析了对受油机对接产生重要影响的扰动因素,包括大气紊流、阵风和受油机质量变化;给出了受油机横侧向受扰运动方程;采用μ综合方法设计了受油机的滚转和偏航鲁棒飞行控制器.对受油机滚转角、偏航角和侧向位移进行了数字仿真,结果表明受油机系统具有较好的指令跟踪和干扰抑制能力,基于稳定滚转角和偏航角方式的控制律适用于横侧向对接控制.     

基于卡尔曼滤波的AR 模型无人自主空中加油预测制导策略

为了改善无人机自主空中加油(AAR)“捕获”阶段中受油机对锥套的“被动跟随”状况,提出一种基于卡尔曼滤波的AR模型无人自主空中加油预测制导策略。利用自回归(auto regressive,AR)模型预测锥套飘摆的未来位置作为受油机导航点,并依据卡尔曼(Kalman)滤波原理对模型进行参数估计,通过加油仿真试验现象对提出方案的实时性能进行定量分析,并提出4种提高实时性的优化措施。仿真结果表明：该算法具有极高的预测精度,改善后的方案满足空中加油场景的实时性要求,能够使加油对接成功率显著提高,对无人机自主空中加油技术的实现具有较重要的意义。     

基于卡尔曼滤波的AR模型无人自主空中加油预测制导策略

为了改善无人机自主空中加油(AAR)“捕获”阶段中受油机对锥套的“被动跟随”状况,对此阶段实施预测制导方案,即利用自回归(Auto Regressive, AR)模型预测锥套飘摆的未来位置作为受油机导航点,并依据卡尔曼(Kalman)滤波原理对模型进行参数估计。通过加油仿真试验现象对提出方案的实时性能进行定量分析,并提出4种提高实时性的优化措施。仿真结果表明,所提出算法具有极高的预测精度,改善后的方案满足空中加油场景的实时性要求,能够使加油对接成功率显著提高,对无人机自主空中加油技术的实现具有重要意义。     

逆系统方法在倾斜转弯导弹控制系统中应用研究

讨论了一种倾斜转弯导弹非线性控制系统动态逆控制方法.从理论上证明了该控制方法可实现输出渐近无差跟踪.为了验证控制方案的有效性,进行了仿真研究.仿真结果表明:在倾斜转弯导弹控制系统设计中,动态逆系统方法完全可以实现非线性控制,控制方案可行,满足设计要求.     

基于干扰观测器的空天无人飞行器鲁棒飞行逆控制器设计

文中介绍了在高超音速条件下,基于干扰观测器和非线性动态逆控制的方法,对飞行器姿态控制系统的稳定性的研究.首先,根据时标分离的原则,采用动态逆方法设计快回路和慢回路控制器;然后,给出了具有鲁棒稳定性能的干扰观测器控制方案,以克服模型本身的不确定性和外干扰等对系统稳定性的影响.     

基于反步法和非线性动态逆的无人机三维航路跟踪制导控制

为实现无人机在大范围内稳定、精确地跟踪三维参考航路,基于制导与控制回路独立设计的思路,提出了一种无人机三维航路跟踪制导控制方法。在制导外环,引入沿参考航路飞行的虚拟无人机作为向导并利用反步法设计三维航路跟踪的非线性制导律;在控制内环,以非线性动态逆理论和奇异摄动理论为基础,设计由机动指令生成器、角度转换器、慢回路姿态控制器和快回路角速度控制器所组成的飞行控制模块,对制导外环给出的制导指令进行快速精确地跟踪。基于Lyapunov稳定性理论证明了无人机航路跟踪制导控制方法的稳定性。通过对比分析无人机6自由度模型下的三维航路跟踪仿真,说明所提出的制导控制方法能够使得无人机精确地跟踪参考航路,从而验证了该方法的有效性、合理性。     

考虑高超声速飞行器执行机构动态特性的预设性能控制

考虑高超声速飞行器执行机构的动态特性,引入预设性能函数,采用反步控制方法和动态逆控制方法分别对高度子系统和速度子系统设计控制器。在高度子系统控制器的设计过程中,显示的考虑执行机构的二阶动态特性,并引入预设性能函数,保证了飞行器的暂态响应。此外,针对常规反步法存在微分膨胀的问题,应用动态面控制技术以避免对虚拟控制量进行反复求导,简化了控制器的设计。然后,利用Lyapunov稳定性理论对飞行器控制系统稳定性进行分析。最后,仿真结果表明该控制方案能够使飞行器快速的跟踪给定的参考轨迹,且跟踪误差保持在预设范围内。     

舰载机自动着舰控制系统设计与仿真

为了进一步提高着舰精度,针对具有舰尾流扰动、参数不确定以及非线性干扰的着舰控制问题,设计L1自适应增广控制器.该控制器具有分段连续自适应律,用于补偿着舰纵向内回路中存在的舰尾流干扰和不确定性的不利影响.将其应用到舰载机自动着舰纵向控制系统.仿真结果表明:L1自适应控制器能够处理参数不确定性等不利情况,并且具有抑制稳态尾流的能力,实现了自动着舰轨迹精确跟踪控制.     

变质心控制高速滑翔弹动力学与控制律研究

为研究变质心控制高速滑翔弹在下滑弹道上的动力学建模与弹道跟踪控制问题,基于Lagrange分析力学建立了滑翔弹在下滑纵向平面上的动力学方程,并将其转化为标准状态方程.在标准下滑弹道的某配平点上作小扰动线性化,然后根据LQR理论设计了飞行控制律.控制律通过沿弹头纵轴移动的滑块实现,可避免空气舵在高速飞行条件下的气动热烧蚀等问题.数值仿真表明,滑块具有强大的控制能力,只需在较小范围内移动即可有效控制弹头精准跟踪标准下滑弹道,验证了本文方法的有效性和可行性.     

基于增量动态逆的无人机着舰控制方法

针对舰载无人机着舰过程中的甲板运动、舰尾流等问题,提出一种基于舰机相对运动的舰载无人机增量动态逆着舰控制方法。在舰机相对运动和相应几何关系的基础上,推导出甲板运动情况下的相对下滑角与绝对下滑角之间的数学关系,从而实现对理想着舰轨迹线的精确跟踪;设计增量动态逆控制律,在充分利用测量信息的基础上摆脱对模型精度的过度依赖,在保证跟踪精度的同时能够有效降低计算负荷。仿真结果表明：该方法能够精确跟踪理想着舰轨迹,有效降低甲板运动对着舰精度的影响,同时设计的增量动态逆控制器具有较强的鲁棒性。     

基于动态逆的复合控制导弹H∞最优输出跟踪控制

针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。针对姿控式直接力/气动力复合控制导弹,提出一种基于动态逆的H_∞最优输出跟踪控制方法。该方法考虑了复合控制导弹的非线性因素,将动态逆回路作为控制系统的内环以抵消系统的非线性因素,同时考虑系统实际存在的参数不确定性以及外部干扰,将鲁棒控制器作为外环以提高整个系统的鲁棒性。其中鲁棒控制器将传统的H_∞控制与最优输出跟踪控制相结合,既能有效地抑制干扰,降低系统对参数摄动的敏感程度,又能提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,复合控制系统具有较强的抗干扰能力,在保证系统稳定的同时,也达到满意的控制效果。