基于能量的大型飞机纵向着陆控制研究

文章分析并建立了基于能量的大型飞机纵向自动着陆控制系统。利用特征结构配置方法(Eigen structure Assignment,EA)设计了飞机俯仰姿态保持内回路和控制增稳系统,针对发动机推力回路复杂模型不确定性,用定量反馈法(Quantitative Feedback Theory,QFT)对推力回路进行了补偿设计,以总能量控制为核心控制结构,协调控制飞机升降舵和油门杆,实现飞行速度和飞行航迹的解耦,进而完成定坡度下滑和拉平过程。仿真表明所设计的自动着陆控制系统满足飞机精确进场和着陆要求。     

针对舰艉流抑制的ACLS纵向控制律优化设计

舰艉气流扰动是造成舰载机着舰误差的一个主要因素,因而自动着舰系统需要具有较强的对抗扰流能力。本文借鉴美国F/A-18A飞机自动着舰控制器基本构型,对算例舰载机完成了纵向着舰控制系统优化设计。针对舰艉流随机性分量,利用遗传算法对控制回路参数进行离线寻优,寻优过程兼顾了系统时域性能指标和频域安全边界约束;针对舰艉流稳态分量,在固定参数寻优结果的基础上加入内回路补偿指令以实现控制系统对完整舰艉流的最优抑制;通过仿真验证优化后的控制系统。结果表明,所提出的优化方案可行有效,优化后的自动着舰系统具有更好的指令响应特性以及更强的鲁棒性,提高了舰载机着舰精度。     

基于μ综合方法的飞机纵向鲁棒飞行控制系统设计

针对飞行控制系统设计中存在的飞机自身与外界干扰的许多不确定因素的影响,采用μ综合控制方法,根据飞行品质要求,构造了飞机纵向飞行控制系统μ综合控制设计框架,选取了不同环节的权函数。以某推力矢量飞机纵向为例,对其进行了μ综合设计并进行了数字仿真。仿真结果表明,所设计的飞行控制系统不仅具有良好的动态性能,并且具有良好的鲁棒稳定性和鲁棒性能。     

舰载飞机自适应模糊直接力着舰控制

考虑到舰载飞机精密着舰控制需求,针对舰载飞机着舰实际状态模型存在的强时变性、参数不确定性及复杂环境干扰,提出一种基于自适应模糊控制方法的舰载飞机着舰控制系统。调用襟翼通道控制权限,将所提方法应用于襟翼通道实现直接升力控制,并利用模糊系统逼近难以精确描述的舰载飞机六自由度非线性系统模型,实现着舰下滑道的精确跟踪,提高着舰精度。采用李雅普诺夫方法判定所提自适应模糊控制系统的稳定性,考虑舰艉流及甲板运动干扰,模拟舰载飞机着舰仿真环境,利用matlab仿真软件对构造的舰载飞机直接升力着舰控制系统进行数值仿真,并引入蒙特卡洛随机试验方法分别对常规控制方案及自适应模糊直接力控制方案进行着舰点精度统计试验。通过响应曲线及着舰点统计结果证实所提直接力控制方案具有更好的控制效果,相比常规控制方案提升了着舰精确性。     

级联式预设性能动态逆解耦直接升力着舰控制

为在下滑着舰过程中，克服“反区”操纵特性，减轻飞行员操纵负担，提升着舰精度和安全性，将直接升力方法引入着舰控制律设计，发挥其响应速度快、控制精度高、解耦性能好等优点。采用预设性能的非线性动态逆方法和控制分配算法相结合的控制架构设计了两层级联式综合直接升力着舰控制器，既可以实现纵向轨迹和姿态控制间的解耦，还可以实现横航向控制与纵向运动间的解耦。首先，建立了舰载机全量六自由度非线性模型作为研究对象；然后，通过设置虚拟中间控制量将动态逆与控制分配环节有机地衔接，通过预设误差向量约束方程的方法提升动态逆控制环节的综合控制性能，据此设计出级联式纵、航向综合解耦的直接升力控制器；最后，仿真验证所设计的直接升力控制器可以在保持迎角和速度稳定的情况下调整飞行轨迹高度，实现纵向轨迹控制和姿态控制的解耦；还可以在对中控制的时候，保持纵向高度稳定，实现横航向运动和纵向运动的解耦。研究表明，采用直接升力控制可以实现飞行员操纵到控制变量间的逐一对应，显著减轻操纵负担并提升下滑着舰控制精度。     

无人机自动撞网着舰轨迹自适应跟踪控制

针对舰载小型固定翼无人机的自动撞网着舰技术进行研究,基于无人机气动数据建立六自由度非线性数学模型。构建无人机撞网着舰引导与控制系统结构,设计了撞网着舰三维基准下滑轨迹,采用滤波引导方法设计纵向和侧向引导律。在无人机模型参数未知的情况下,采用模型参考自适应控制分别设计了升降舵、油门、副翼和方向舵控制通道的自适应控制律。舰载无人机非线性模型的数值仿真结果表明,自适应飞行控制方法下的无人机具有较精确的着舰轨迹跟踪性能。     

舰载机着舰纵向时变风险权值矩阵预测控制

为实现舰载机纵向自动着舰,提出时变风险权值矩阵的预测控制方法来构建舰载机纵向自动着舰引导律。首先,建立基于偏差形式的舰载机纵向着舰非线性模型,根据航母实时运动状态动态求解飞机着舰过程平衡点,并获得线性模型的动态系统矩阵;其次,提出纵向着舰高维风险建模理论,并通过BP神经网络训练样本数据建立风险模型,根据高维风险模型构建预测控制的时变权值矩阵,给出并证明求解最优控制量的若干定理,推导出相应线性矩阵不等式,并设计状态观测器来观测当前无法直接测量的着舰状态。最后,在半物理仿真平台上验证建立的着舰引导律,通过仿真曲线证明了算法的可行性和有效性。     

TECS｜H_∞控制在无人机纵向着舰中的应用研究

针对无人机纵向自动着舰,运用总能量控制（TECS）的思想建立了无人机纵向自动着舰系统,设计了H∞输出反馈控制器。为了实现对移动目标的跟踪,引入了一种新的着舰导引控制算法,通过对所设计的先锋无人机的纵向自动着舰导引系统仿真表明,通过升降舵和油门的协调控制,实现了速度和航迹的解耦控制,且该设计能满足着舰要求,能有效地抑制舰尾流干扰的影响,具有良好的鲁棒性能。     

三旋翼无人机在运动甲板上的着舰控制研究

在无人机着舰最后阶段,舰船的甲板运动严重威胁着无人机的着舰安全,其中,沉浮和横摇运动威胁最大。为了使无人机能够安全着舰,研究了在运动甲板上着舰的控制策略,该控制策略可以有效减少甲板沉浮和横摇运动对安全着舰的影响。它通过测量舰船的横摇和沉浮运动,并根据测量的历史数据预测未来2~3 s内着舰时的状态,再配置以稳定的下降控制,使无人机实现安全着舰。另外,为了控制触舰时飞机与甲板之间的相对垂直速度,采用了2种速率控制方法进行了仿真比较。经过仿真分析验证,该控制策略下,2种下降控制方法都能使着舰时的性能指标符合要求。     

ASTOVL升力风扇飞机的组合飞行/推进控制系统的研究

介绍了推力矢量技术,动态逆原理,研究了推力矢量喷管,升风风扇以及气动舵面组合作用下ASTOVL升力风扇飞机的飞行／推进控制系统,采用非线性动态逆理论并针对ASTOVL升力风扇飞机的俯仰控制,设计了动态逆控制律,并将所设计的控制规律进行了仿真。结果证明,该方法能够满足控制系统性能的要求,具有工程应用前景。     

基于变性法的高阶传动误差设计与分析

传统的弧齿锥齿轮传动误差呈二次抛物线形，易引起齿对间振动和冲击，本提出的高阶传动误差则可以克服这一不足。中给出了基于变性法的高阶传动误差设计的方法和求解过程，得出了变性法的瞬时滚比函数；利用TCA和LTCA，对高阶传动误差设计进行了轮齿接触仿真分析，验证了该设计方法和求解结果。该方法只修正滚比，无需修改齿轮几何参数与加工调整参数并易于实现。对比传统的二次抛物线传动误差，高阶传动误差设计使齿轮副的动态及强度性能均有改进。高阶传动误差的应用为高性能弧齿锥齿轮副的设计提供了新的方法和途径。     

T—S型模糊系统的控制器设计

T－S型模糊系统可以描述工程中的许多非线性系统,为了研究该类系统的镇定问题,提出了将T－S型模糊系统嵌入到区间系统的思想,利用区间系统的鲁棒控制理论,通过解代数Riccati不等式方程,给出了一种镇定该类系统的控制器设计方法,最后通过对倒立摆系统的控制器设计,证明了所述方法的有效性。     

不确定性非线性系统借助量测反馈的鲁棒控制

主要讨论不确定非线必系统通过借助测量反馈实现内部稳定的干扰衰减问题。借助求解Hamiltonian-Jacobi不等式,给出一种控制器和观测器设计方法,然后利用配方方法,分析由所设计的动态控制器所构成闭环系统对模型不确定性具有较强的鲁棒性。     

建筑结构的准滑模控制研究

结合饱和函数和继电特性连续函数的优点,提出了含饱和函数的指数趋近律形成的控制律和含继电特性连续函数的指数趋近律形成的控制律。基于这两种控制律,采用准滑模控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究。以一个多层剪切型建筑结构模型为例验证所提控制方法的有效性,算例数值分析结果表明,所提出的准滑模控制方法,控制效果明显,能有效地减小结构的地震峰值响应,且在控制参数ε值较大的情况下,控制系统的抖振很小。     

星载遥感器扫描运动控制补偿信号的生成与模拟

研究利用星载遥感器扫描运动控制补偿提高图像质量的方法。分析了图像运动主要干扰因素及其影响，把干扰因素分为长周期干扰和短周期干扰，分别采用图像运动补偿和扫描镜扫描运动补偿来修正。针对扫描镜扫描运动补偿，讨论了星载扫描镜扫描运动控制和扫描运动补偿方法。基于航天动力学，研究了扫描运动补偿信号的生成方法。通过模拟，得出了姿态等因素对扫描运动的影响和定量的补偿信号。     

雷电脉冲对导体平面窄缝隙穿透的时域分析

研究无限大导体平面任意形状窄缝隙对雷电脉冲的时域穿透特性。文中以窄缝隙内等效面磁流为未知量建立了时域微积分方程，寻求了一种稳定有效的数值求解方法，编程计算了穿透电场时域特性，并给出了分析结论。     

反辐射飞行器的制导系统研究

介绍了反辐射飞行器的特点，制导系统的组成，该系统采用某型飞机的气 实际飞行数据，分析计算了直接侧力控制的数学模型，并归纳出直接侧力控制系统的解耦问题，采用追踪法对飞行器的制导规律进行了研究，给出了仿真结果。采用该系统的优点是响应时间短，命中精度高，抗风干扰性强，杀伤效果好。     

时域极大似然法在某主控飞机等效横航向飞行品质辨识中的应用

对某主动控制飞机横航向闭环飞行控制系统进行了数字仿真，为了模拟飞机在大气中的飞行，考虑了大气紊流的影响，然后利用时域极大似然法由仿真的飞行数据对该机横航向等效飞行品质进行辨识，结果是令人满意的。     

飞机轮胎与跑道间结合系数模型的研究

以试验数据为基础,用最小二乘法拟合飞机机轮与跑道之间的结合系数随飞机速度和滑移率的变化规律,拟合关系式的计算值与实测值吻合较好,同时给出一种描述结合系统与滑移率函数关系中参数的取值范围,对飞机防滑刹车系统的设计和仿真有重要意义。