临近空间高超声速飞行器的直接力与襟翼复合滑模控制

为解决升力体构型再入高超声速飞行器的欠驱动强耦合问题,提出一种直接力与襟翼的复合滑模控制方案。再入式高超声速飞行器由于热防护要求以两片体襟翼控制俯仰、偏航和滚转3个通道,强气动耦合所引发侧滑角的持续高频大幅抖动将造成副翼控制量长时间处于饱和状态,进而导致控制系统失稳。为抑制侧滑角的抖动并使其快速收敛,在偏航通道引入一对具有开关特性的侧喷发动机,将系统构建为一个复合控制系统,并基于线性二次型最优控制与滑模控制理论分别为襟翼和侧喷发动机设计了控制律。在两种指令跟踪情形下将复合控制与常规襟翼控制方案进行仿真对比。仿真结果表明,新的复合控制系统能有效地抑制偏航通道的抖振现象,且使侧滑角快速收敛,同时能够使攻角与滚转角快速稳定地跟踪制导指令。     

防空导弹直接侧向力与气动力复合控制技术综述

介绍了防空导弹直接侧向力与气动力复合控制技术(以下简称复合控制技术)相关概念与特点,系统地分析了姿态控制方式和轨道控制方式,并对复合控制的关键技术进行了归纳总结.最后分析总结了复合控制技术研究中存在的问题及其未来可能的发展方向和趋势.     

襟翼控制的欠驱动飞行器自抗扰/鲁棒控制系统设计

针对含不稳定内动态的襟翼控制欠驱动高超声速飞行器现有控制策略普遍存在的机动性能不足、工程应用困难等问题,设计欠驱动飞行器的自抗扰/鲁棒控制系统。提出一种基于通道级联的欠驱动控制策略,令偏航通道作为滚转通道的内回路,利用±1.5°的侧滑角合法波动范围,提升滚转角的指令跟踪速度。结合自抗扰与鲁棒控制理论设计自动驾驶仪,该自动驾驶仪不仅适用于过载反馈/欠驱动的非最小相位对象,还在摆脱自抗扰系统对关键模型参数依赖的同时减小了鲁棒控制器的降阶难度,有广阔的工程应用前景。为验证方案有效性,以参数存在±20%随机摄动的欠驱动高超声速飞行器模型为对象进行了1 000次蒙特卡洛仿真,结果表明新的欠驱动策略能够在保证侧滑角不越界的同时提高滚转通道的响应速度,自抗扰/鲁棒控制系统在面对模型摄动与复合干扰时均有较好的鲁棒性。     

美国高超声速飞行器横侧向稳定性研究

介绍了美国高超声速飞行器横侧向稳定性研究所取得的成果,比较系统地阐述了高超声速飞行器横侧向稳定性的影响因素、失稳后运动形态及相应的增稳措施。     

高超声速滑翔式飞行器目标覆盖范围的计算方法

为解决飞行器任务规划的相关问题,给出了利用优化算法求解目标覆盖范围的基本流程。在合理选择优化指标与约束条件的情况下,计算一系列最优弹道以得到目标覆盖范围边界。为实现计算的快速性,提出了一种基于高度-速度剖面跟踪的目标覆盖范围求解方法。仿真结果表明,2种方法均能完成目标覆盖范围的计算,其中基于弹道优化的方法计算精度较高,基于弹道跟踪方法则在计算速度方面具有优势,二者可分别满足不同场合的计算需求。     

基于直接侧向力控制的智能末导引律的设计与仿真

提出了一种适用于末段直接侧向力控制导弹的智能制导律．制导律的设计采用比例＋Bang Bang的组合制导形式，具体方案是在末段直接侧向力控制启动之前采用比例导引，在直接侧向力控制启动之后，根据直接力控制的非线性特点，采用Bang Bang制导．直接侧向力启动时间的确定非常重要，提前或者延迟启动直接侧向力都会大大影响导弹的制导精度．为了确定直接侧向力的启动时间，提出了一种智能模糊算法来确定具体的直接侧向力启动时刻，仿真结果表明，该制导律在对付大机动的目标时能取得较好的制导精度，可以满足直接命中的要求.     

气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪设计研究

直接力控制是提高导弹末端机动过载和快速响应能力的关键技术之一,采用气动力/直接力复合控制能有效地减小导弹在攻击高空目标时因空气舵效率下降而造成的脱靶.本文提出了三种不同的气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪结构,分别对三种不同复合控制器结构进行了设计与仿真,验证了复合控制导弹的性能,并对三种不同的控制器结构进行了对比分析,为气动力/直接力复合控制器设计提供了理论依据.     

具有直接侧向力的拦截导弹鲁棒跟踪控制

针对大气层内拦截导弹直接侧向力与气动力复合控制系统的设计问题,提出了基于鲁棒跟踪控制的复合控制策略,该策略利用直接侧向力控制快速跟踪指令过载,利用气动控制补偿导弹的气动阻尼力矩和气动静稳定力矩.根据过载指令设计过载回路鲁棒跟踪控制,给出期望的角速度,设计角速度回路,利用气动控制补偿模型已知部分,并设计直接侧向力鲁棒跟踪控制器跟踪期望角速度.仿真结果表明,依靠所给出的复合控制策略,可以有效抑制外部干扰和模型不确定性的影响,显著加快拦截导弹的过载响应速度.     

基于变结构控制的气动力/直接力切换控制设计

为了减小脉冲发动机工作时喷流与外流场对弹体和气动舵面产生的耦合作用,提高气动力／直接力复合控制系统的性能,文中提出一种气动力／直接力切换控制方案,即在导弹末端攻击目标时断开气动力控制回路,只用直接侧向力控制。采用变结构控制设计飞行控制系统,实现气动力与直接力的平滑切换。数字仿真结果表明该方法能有效地提高导弹自动驾驶仪的快速性、鲁棒性,减小直接力机构与气动舵面之间的操纵耦合,显著改善导弹的脱靶量。     

一种气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪设计

文中提出了一种气动力／直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈一反馈控制器结构．通过攻角反馈自动驾驶仪以及直接力反馈主控回路控制器设计，解决了传统法向过载误差控制器中气动力与直接力两个控制回路由于使用同一个加速度传感器所带来的复合控制系统的解耦同题。文中给出了攻角反馈自动驾驶仪和直接力主控回路的设计方法。通过数字仿真，验证了所设计的直接力／气动力复合控制器可以有效提高导弹末端对付高机动目标的快速响应能力。     

基于单隐层神经网络的空天飞行器鲁棒自适应轨迹线性化控制

研究了一种新的空天飞行器鲁棒自适应轨迹线性化飞行控制系统设计方案。利用单隐层神经网络的逼近能力在线估计系统中存在的不确定性,神经网络输出用以抵消不确定性对轨迹线性化方法控制性能的影响。鲁棒自适应控制器用以克服逼近误差,并使闭环系统具有更好的性能。严格的理论证明表明,给定的自适应调节律能够保证闭环系统跟踪误差最终收敛至任意小紧集。空天飞行器高超声速飞行条件下的仿真结果表明,即使在很恶劣的条件下,新方法仍然表现出很好的响应性能。     

气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性分析

文中针对气动力／直接力复合控制导弹自动驾驶仪的前馈一反馈控制器结构特点，基于对直接力喷流装置放大因子与攻角的对应关系和直接力寄生回路的耦合机理的分析，研究了气动力／直接力复合控制导弹自动驾驶仪的鲁棒稳定性问题。给出了采用气动力／直接力复合控制导弹自动驾仪的稳定域。     

气动力/直接力复合控制导弹自动驾驶仪设计研究

直接力控制是提高导弹末端机动过载和快速响应能力的关键技术之一，采用气动力／直接力复合控制能有效地减小导弹在攻击高空目标时因空气舵效率下降而造成的脱靶。本文提出了三种不同的气动力／直接力复合控制导弹自动驾驶仪结构，分别对三种不同复合控制器结构进行了设计与仿真，验证了复合控制导弹的性能，并对三种不同的控制器结构进行了对比分析，为气动力／直接力复合控制器设计提供了理论依据。     

高超声速飞行器实时最优伪谱反馈末制导算法研究

针对高超声速飞行器攻击目标末制导阶段快速、准确的任务要求,提出了一种飞行器实时最优伪谱反馈末制导算法.该算法首先离线生成一条满足各种约束的飞行器攻击最优轨迹,然后在某一时刻点应用伪谱算法优化轨迹;通过连续应用伪谱反馈制导算法,实时在线更新再入轨迹,直至命中目标.在考虑模型中存在误差及干扰的情况下,证明了该算法的收敛性;...     

直接力／气动力复合控制导弹自动驾驶仪鲁棒稳定性分析

针对两类不同的直接力／气动力复合控制导弹自动驾驶仪结构。进行了鲁棒稳定性分析，分别给出不同结构复合控制系统的鲁棒稳定区间，即确保系统稳定前提下，直接力喷流机构应满足的约束条件；最后，对不同驾驶仪结构的鲁棒稳定性进行了对比分析。为直接力复合控制系统的设计提供了依据，具有较好的工程参考价值。     

基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计

针对经典 PD 算法无法保证闭环系统在大范围内的稳定性的问题,提出一种基于反馈线性化的无人机盘旋控制器设计方法。在考虑滚转角响应特性的条件下建立了无人机盘旋飞行的非线性动力学模型,在此基础上基于反馈线性化方法设计了非线性盘旋控制器,以保证闭环系统的全局渐进稳定,并通过Matlab/Simulink中将盘旋控制器加入模型进行仿真。仿真结果证明：相比于线性盘旋控制器,非线性盘旋控制器可得到更好的动态响应特性,其抵抗风干扰的能力也明显优于线性盘旋控制器。     

空空导弹反作用侧向力/气动力复合控制系统设计

建立了具有反作用侧向力／气动力复合控制的空空导弹动力学模型,采用全程滑态变结构模型跟踪理论分别设计了导弹俯仰通道气动力控制子系统和反作用侧向力控制子系统。数字仿真结果表明,与单独气动力控制相比,这种复合控制方式可以显著提升导弹响应的快速性和导弹的机动能力。     

用于气动舵机系统控制的面向块的近似反馈线性化

给出了一种面向块的近似反馈线性化方法。尽管存在较高的摩擦以及实际上的非线性，采用我们给出的技术．能够容易实现无杆气缸系统精确的力控制以及较高的精密定位。由于线性化是在块层面上操纵，仅需要一些专用块是可逆的，或者是近似可逆的。这种特性对一类高阶或者极其非线性的系统是有益的。最后，给出了实验结果，包括力的控制、较短的距离（0．5mm）、较低的速率（1cm／s）以及正常定位。     

一种气动力/直接力复合控制导弹的直接力引入时机设计方法

在末制导段，引入直接力控制，使得基于气动力／直接力复合控制的导弹获得更好的机动能力和响应速度。文中基于广泛应用的比例导引律，对目标机动与导引指令信号进行分析，提出了一种直接力引入时机的设计方法。通过数字仿真，验证了文中提出的设计方法能够有效地解决直接力引入时机问题，且易于工程应用。     

用于气动舵机系统控制的面向块的近似反馈线性化

给出了一种面向块的近似反馈线性化方法.尽管存在较高的摩擦以及实际上的非线性,采用我们给出的技术,能够容易实现无杆气缸系统精确的力控制以及较高的精密定位.由于线性化是在块层面上操纵,仅需要一些专用块是可逆的,或者是近似可逆的.这种特性对一类高阶或者极其非线性的系统是有益的.最后,给出了实验结果,包括力的控制、较短的距离(0.5mm)、较低的速率(1cm/s)以及正常定位.