一种基于观测器的自修复飞行控制系统设计

故障检测与隔离(FDI)、控制律重构是自修复飞行控制系统设计的重要内容.在自修复飞行控制系统设计中,利用观测器,设计了针对传感器的故障进行检测的方法,可使检测效果在一定的条件下,对系统参数变化不敏感,具有较好的鲁棒性;此外,当飞机操纵机构发生故障时,利用观测器,设计了基于线性模型跟随控制进行飞行重构控制的方法,使得当状态变量不能测量时的控制系统得以物理实现.最后,给出了仿真实例,结果表明了该方法的可行性和有效性.     

基于空空导弹攻击模态的火/飞耦合器设计与仿真

火力/飞行综合控制系统可以实现快速精确的瞄准攻击,并可完成一些由人工无法实现的机动攻击.火/飞耦合器是整个综合控制系统的核心,是联系火力控制系统与飞行控制系统的枢纽.采用经典控制理论与数字仿真参数寻优相结合的方法,分析和设计一种火/飞耦合器模型,并给出仿真结果.     

垂直发射地空导弹动力学模型的建立

本文研究了地对空导弹垂直发射段飞行动力学模型的建立问题。首先,定义了有关坐标系并给出了它们之间的角度关系;其次在弹体坐标系上建立了导弹的三个平移方程和三个转动方程;然后针对垂直发射地空导弹的飞行特点,通过引入变量tgα、tgβ＇和,建立了一组完全描述导弹动力学特性的非线性动力学模型。研究结果表明,该模型具有便于部分线性化和输出解耦控制等突出优点,它为非线性飞行控制系统的分忻、设计奠定了基础。另外,本文提出的模型处理方法也适用于其它形式大机动飞行器动力学模型的建立。     

某巡航式飞行器控制系统设计与仿真

在详细分析某巡航式飞行器运动模型的基础上 ,论述了采用经典控制理论设计该飞行器控制系统的方法 ,并在考虑限幅、延迟等非线性环节的基础上 ,进一步对控制系统参数进行了仿真分析。通过部分仿真结果曲线可以看出 ,控制系统结构和参数合理 ,可以满足该飞行器控制的总体性能要求。同时 ,可以为控制系统的半实物仿真及实际飞行提供更为可信的参考数据及曲线     

微型飞行器飞行控制问题研究进展

微型飞行器(MAV)是飞行器的一个新兴发展方向,其飞行控制问题是MAV研究中最具挑战性的关键技术问题。对MAV飞行控制系统的结构及其特点进行了归纳和评述,分析了国内外MAV飞行控制系统的研究现状,对其中的一些关键技术问题进行了讨论,包括飞行控制方案、机载传感器、控制算法以及控制器设计方法等内容。     

定量反馈理论在侧向飞行控制系统中的应用

分析总结了定量反馈理论(QFT)的基本原理、设计步骤和特点,运用该理论对飞行控制系统(FCS)进行了设计研究.针对侧向通道的多输入多输出耦合系统,研究了QFT理论在多变量解耦控制问题中的应用.研究发现,QFT能够很好地解决飞行控制系统由于模型参数具有不确定性而造成的控制系统鲁棒性设计问题.仿真表明该理论具有良好的鲁棒性能和解耦能力.     

综合火力/飞行控制系统的分析与设计

本文利用经典控制与现代控制理论相结合的方法,分析、设计了一种复杂的时变非线性随机控制系统——空一空射击模态的综合火力/飞行控制(IFFC)系统。文中给出了飞行控制系统的构成与设计结果,建立了一种基于惯性座标系的指挥仪型火控解算模型,讨论了火飞耦合控制律的构成特点,设计了目标状态估值的卡尔曼滤波器,最后进行了整个IFFC 系统的数字仿真。大量仿真结果,特别是空战状态下飞机倒飞机动模态的自动进入和退出,表明了本文所设计的IFFC 系统具有良好的性能和一定的实际意义。     

基于反馈线性化的制导炮弹弹道控制系统设计

为提高制导炮弹的控制性能,研究了一种非线性弹道控制系统设计方法。建立了弹道控制系统模型,针对该模型的非线性、耦合和不确定性问题,利用反馈线性化方法将复杂的非线性系统进行解耦,结合滑模控制原理给出了一种非线性鲁棒控制器设计方法,并应用于制导炮弹的弹道跟踪控制器设计。制导炮弹六自由度仿真表明:该模型和控制器设计方法是可行的,能有效地控制制导炮弹按预期弹道飞行,具有良好的动态跟踪性能,并对气动参数摄动表现出鲁棒性,有利于提高制导炮弹的大空域作战能力。     

GAP准则在驾驶员诱发振荡预测中的应用

随着高增益、全权限电传飞行控制系统在大型运输机和先进战斗机上的广泛应用,非线性驾驶员诱发震荡现象不断增加,已造成多起事故,严重影响飞行安全,运用GAP准则对驾驶员诱发振荡现象预测。需要建立舵机速率限制正弦输入/三角输出描述函数模型和尼尔-史密斯驾驶员模型,运用描述函数法研究P IO的产生机理,介绍GAP准则的一般计算方法,最后运用GAP准则对某型飞机展开研究并进行仿真验证。结果表明:GAP准则物理计算高效、结果直观、意义明晰,可以有效预测P IO的发生。研究结果能为飞机飞行控制系统的设计提供重要的理论依据。     

综合火力/飞行控制技术

综合火力/飞行控制技术是实现武器系统自动攻击的关键技术之一.在阐述IFFC系统工作原理及组成部分的基础上,研究了空空机炮、空空导弹、空地攻击等不同攻击模态下采取的设计方法;阐明采用耦合控制器衔接火控系统与飞行控制系统的设计方法的缺点,论述了综合火力/飞行控制系统设计应以功能综合核心,由顶层向下整体的设计思想,使火控解算...     

模型参考自适应电传飞行控制系统纵向控制律设计

针对电传飞行控制系统中被控对象模型参数时变的特点,应用模型参考自适应控制方法设计纵向控制律。论述飞机纵向运动的动力学模型和参考模型的建立,以及基于此参考模型用超稳定性理论设计自适应控制律的方法,并且通过仿真试验进行控制性能验证。仿真结果表明,所设计的控制律可以根据飞行状态的不同自适应的调节控制律,控制性能指标满足飞行品质规范要求,设计方法可行。     

基于模型跟踪变结构控制的飞行重构控制律设计

提出一种基于模型跟踪变结构控制的飞行重构控制律的设计方法.利用该方法能实现受控对象对理想模型较高精度的跟踪,使重构飞行控制系统具有较好的控制性能.首先设计了一个比例-积分滑模面以确保消除稳态误差,采用极点配置技术使滑模具有良好的动态品质,其次利用饱和控制技术来减少变结构控制引起的抖振现象,最后以某型飞机纵向飞行控制系统为例进行了相应的数字仿真.结果表明重构系统不仅实现了无抖振模型跟踪,而且还具有较强的鲁棒性.     

小波神经网络UCAV飞行控制系统

针对采用H∞控制设计方法需求解难度很大的偏微分方程,而导致工程实现难度大的问题,提出了采用小波神经网络进行无人攻击机(UCAV)飞行控制系统设计的方法,该方法集小波变换和神经网络的优点于一身,简化了网络训练,避免了系统达到局部最优解,使得系统具有更好的逼近精度。通过仿真实验表明,利用小波神经网络进行UCAV控制律设计,使系统具有较好的跟踪性和鲁棒性,避免了精确模型的建立,便于分析系统的稳定性。     

高超声速飞行器保预设性能的反演控制方法

为了解决高超声速飞行器纵向运动模型的稳定轨迹控制问题,设计了一种在非仿射模型基础上保证预设性能的反演控制方法。对于速度子系统,直接设计非仿射控制律,保证预设性能,通过合理的变换将高度子系统转化为严格的反馈形式,便于反演控制步骤的设计。基于动态性能和稳态精度,设计了预设性能函数,将跟踪误差的稳定性限制在预设范围内,引入指令滤波器,有效克服了传统反演控制中虚拟信号重复推导的问题。控制器的设计不依赖于精确的模型。引入径向基函数来逼近过程中的未知函数,使得控制律具有令人满意的鲁棒性和实用性。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明了所有闭环系统的稳定性。仿真结果表明,该控制器能够稳定地跟踪参考信号。     

QFT在飞机纵向着陆控制中的应用

飞机进场着陆是飞机飞行的关键阶段,由于飞机和外界条件存在许多不确定因素,对飞机着陆精度和安全性有很大影响。QFT是在相频平面上的一种图形化的鲁棒控制系统设计方法。采用QFT理论设计了某型飞机的纵向着陆控制律,并应用了推力综合控制稳定飞机下滑时的速度。仿真结果显示,飞机着陆实现了对期望着陆轨迹的精确跟踪,满足了着陆控制的要求。     

基于虚拟飞行仿真的导弹控制系统设计

根据风洞虚拟飞行仿真系统的特点以及试验要求,设计了用于风洞虚拟飞行仿真的模型导弹的俯仰、偏航和滚转通道控制系统。导弹俯仰通道采用了迎角指令控制的三回路闭环控制结构,滚转通道采用了滚转姿态角指令控制的两回路闭环控制结构,而偏航通道采用液压驱动机构来开环控制侧滑角。利用极点配置法设计了俯仰和滚转通道的控制增益。最后通过数字仿真对所设计的控制系统进行了仿真验证。从数字仿真结果可以看出,无论是时域还是频域,所设计的俯仰和滚转通道闭环控制系统均能满足风洞虚拟飞行仿真的要求。     

大圆航线导航与控制律设计

随着无人机(UAV)应用范围的扩大,要求无人机能精确跟踪预定航线.预定的飞行任务可以有两种规划方式,一是近似在当地切平面上的直线或曲线;二是飞行距离较长时在地球表面的大圆航线.第二种规划相对复杂,研究较少,因此,介绍了某型无人机的动力学模型,提出了一种全新的大圆航线导航解算算法,设计了大圆导航控制律,此外,还分析了常值风及突风干扰对导航的影响.经计算机仿真验证和部分的实际飞行试验结果表明:与预定航线的距离偏差较小,航迹精度较高,新算法及设计较好地满足了实际大圆航线飞行要求.     

火控系统输出误差分离方法

本文提出的火控系统输出误差的分离法,为利用动态飞行试验数据评价火控系统及其火控系统子系统的性能提供了一种方法。     

AUV纵倾角动态面滑模自适应控制

对于自主水下机器人(AUV)纵倾角跟踪问题,提出一种基于动态面滑模思想的自适应控制方法。首先对自治水下机器人纵倾角运动模型进行简化,其次针对不确定外干扰的情况,设计了自适应规律,对外干扰进行估计,在此基础之上设计了动态面滑模自适应控制器,并通过李雅普诺夫稳定性理论证明了系统的稳定性,最后通过给定参数的仿真实验结果可知,所设计的控制器在系统受到不确定外干扰时,表现出良好的鲁棒性。