面向大包线导弹的分回路LPV姿态控制器设计

针对导弹飞行过程中,马赫数、攻角大范围变化带来的系统特性快变等问题,本文给出一种分回路控制、具有自增益调节功能的鲁棒线性变参数(LPV)姿态控制方法。本文首先基于导弹的飞行包络给出了其LPV系统的建模方法,然后考虑到LPV控制器数据量将随着LPV模型维数和顶点个数呈指数形式增长,提出了基于分回路设计的控制方法,以降低控制器阶数和个数,从而使控制器更具工程意义。最后基于某导弹非线性六自由度模型,对导弹进行复合控制仿真,结果表明所设计的控制器具有良好的自适应能力和鲁棒性。     

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LPV的变增益控制技术及其在航空航天领域的应用

基于LPV系统的变增益控制克服了传统变增益控制的缺点,不仅减少了繁杂的前期工作,而且也使得系统的稳定性和性能分析在理论上变得简单易用。文章分析了基于IJPV系统变增益控制的发展过程,给出了基于LPV变增益控制器的综合方法,总结了近年来航空航天领域应用该项技术的成果,并根据LPV变增益控制的发展趋势,提出了基于LPV变增益控制需要解决的四个问题,即非线性系统的LPV系统的建模、基于Lyapunov函数的线性矩阵不等式计算量、变参数变化速率和调度策略,同时提出了简单的解决思路。     

基于非仿射参数依赖LPV系统的自动驾驶仪设计

针对S1Tr近程空地导弹的特点,将导弹纵向运动的非线性模型通过参数雅克比线性化方法转化线性变参数（LinearParameter—varying,LPV）成LPV模型,基于IPV系统渐近稳定且具有H∞性能γ的充分条件,将控制器的设计转化为一组线性矩阵不等式的求解问题,并给出了LPV输出反馈控制器的构造方法。将LPV控制器在非线性系统上进行仿真,得出了比较满意的结果,验证了应用的有效性。     

变体飞行器LPV建模与内外环鲁棒控制

变体飞行器能够根据复杂的任务、环境等信息自适应地改变本体气动布局，从而达到特定飞行条件下的最优性能。针对一类翼展可自由伸缩的飞行器，研究了基于线性变参数（Linear Parameter Varying,LPV）系统的变体飞行器内外环鲁棒控制问题。采用Jacobian线性化方法建立变体飞行器LPV模型，将双环控制技术拓展到LPV模型中，采用线性二次型最优控制法（Linear Quadratic Regulator,LQR）设计内环控制器，并引入粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization,PSO）求出二次型系统的最优权值矩阵，在保证飞行器速度、高度稳定的基础上，有效降低了系统的超调量，提高了控制器的收敛速度。外环加入鲁棒H∞状态反馈控制器，并将输入变量扩展到系统状态中，进一步解决了变体过程中导致的舵偏指令过大的问题，保证了飞行器在变形过程中能够平缓过渡，并证明了该控制器满足二次Lyapunov稳定的线性矩阵不等式（Linear Matrix Inequality,LMI）条件。仿真结果表明：当存在一定的外部干扰时，所设计的内外环鲁棒控制器能够保证飞行器在整个形...     

基于LPV变换的变增益导弹自动驾驶仪设计

提出了纵向导弹自动驾驶仪的一种新的变增益设计方法，它不需对导弹动力学的配平状态进行线性化，而是通过状态变换表示成难线性参变系统的形式。线性参变系统(Linear Parameter Varying System)定义为一种线性系统，它的动力学取决于外部变量，其值预先未知，但通过系统的工作可对它进行测量。本文中这个变量就是迎角。实际上迎角是内部变量，因此是“准线性参变(准—LPV)系统”。即可用μ综合法设计鲁棒控制器，用舵偏转完成迎角控制。最终的设计结果具有内/外回路结构，内回路为迎角控制，外回路为法向加速度控制。     

倾转旋翼机横侧向飞行控制系统设计的线性模型跟随方法

文中针对倾转旋翼机横侧向飞行控制系统的耦合问题,应用线性模型跟随法进行控制器的设计.该方法不需要对横侧向运动进行解耦运算,可直接对飞行控制系统进行设计.首先给出一个希望的特征模型,然后通过设计控制u,使控制系统的特性跟随模型系统的特性.最后将该方法应用到一个倾转旋翼机的飞行控制系统的设计中,仿真验证了控制器的有效性.     

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。     

多胞变增益控制器设计与仿真

针对传统变增益控制器全局稳定缺乏理论保证,飞行器初始段参数扰动比较大不易稳定,飞行参数变化较快等特征,引入了多胞变增益控制器设计方法。该方法依据顶点定理将整个控制器的设计转化为对多胞体顶点的控制器的设计,当顶点控制器设计完成后通过凸分解算法获得连续的LPV控制器,仿真结果验证了该控制器具有良好的性能。     

T-S模糊控制在飞行器滚动通道设计中的应用研究

应用线性参变系统二次稳定的充要条件,采用TakagiSugeno模糊模型对某飞行器的滚动通道动力学模型进行了逼近,推导出公共正定矩阵P存在的条件,将控制器的设计问题转化为线性矩阵不等式的凸优化问题,综合考虑响应速度和输入限制等控制品质,利用并行分布补偿方法设计了满足总体需求的二次稳定控制器.数字仿真的结果表明所设计的控制器能够较好地解决飞行器控制系统设计中的全局稳定性问题,是一种研究飞行器控制系统设计的有效方法.