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飞行控制系统余度方案设计的决策支持系统

北京航空航天大学学报 1999年第3期25卷 363-366页

作者：申功璋张瑞北京航空航天大学自动控制系

本系统是示范工程ＦＣＳＣＩＭＳ（飞行控制系统计算机集成制造系统）技术可行性论证系统的一个子系统，它是基于数据库，辅助决策者针对数字式飞行控制系统硬件相似余度方案设计的决策支持系统．它建立了以分层型结构为基础的决策... 详细信息

本系统是示范工程ＦＣＳＣＩＭＳ（飞行控制系统计算机集成制造系统）技术可行性论证系统的一个子系统，它是基于数据库，辅助决策者针对数字式飞行控制系统硬件相似余度方案设计的决策支持系统．它建立了以分层型结构为基础的决策支持系统的总体框架；应用余度技术领域专家的知识，建立了余度模型库；系统考虑了可维修性指标与可用度指标；提出了以综合考虑系统重量、体积、成本与技术风险度等指标的多目标专家评估法为基础的决策模型．仿真结果表明，余度方案论证的流程和决策方法是可行的．

关键词：飞行控制系统决策支持系统冗余度 CIMS

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武装直升机射击后座力补偿控制系统设计

北京航空航天大学学报 2007年第9期33卷 1036-1040页

作者：于志申功璋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

武装直升机武器发射时的后座力会引起载机运动参数的变化,进而影响武器的射击精度,它实质上是一种扰动响应现象.为了减小这些影响,提出了基于非线性H∞方法的后座力补偿控制方案.首先利用飞行器六自由度动力学方程,通过分析求解Hamilton... 详细信息

武装直升机武器发射时的后座力会引起载机运动参数的变化,进而影响武器的射击精度,它实质上是一种扰动响应现象.为了减小这些影响,提出了基于非线性H∞方法的后座力补偿控制方案.首先利用飞行器六自由度动力学方程,通过分析求解Hamilton-Jacobi偏微分不等式,得到鲁棒的期望力和力矩指令.然后根据直升机气动力和力矩的推导公式,采用迭代算法对期望值进行逼近,得到实际的桨矩操纵量.最后结合飞行控制系统和后座力干扰参数进行了仿真验证,仿真结果表明所设计的控制系统具有较好的性能和稳定鲁棒性,能有效抑制后座力对机体运动状态的扰动.

关键词：武装直升机射击后座力补偿控制非线性H∞控制

飞机多学科设计优化中的并行多目标子空间优化框架

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航空学报 2009年第8期30卷 1421-1428页

作者：孙奕捷申功璋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对现有的并行子空间优化框架存在的各子空间仅能有一个优化目标等局限,提出了并行多目标子空间优化框架。该框架将各个学科的优化问题由以往的单目标优化改进为多目标优化,使得每个子空间可以分配到多个优化目标、各子空间的设计变量... 详细信息

针对现有的并行子空间优化框架存在的各子空间仅能有一个优化目标等局限,提出了并行多目标子空间优化框架。该框架将各个学科的优化问题由以往的单目标优化改进为多目标优化,使得每个子空间可以分配到多个优化目标、各子空间的设计变量可以重叠,并且在一次优化中就可获得优化问题的Pareto前沿。介绍了新框架的基本思想和流程,并且阐述了新的学科解耦、子空间的并行优化和系统级的设计变量综合方法。以一个飞机总体设计问题为例,考虑气动、隐身与控制学科,对翼面几何参数和控制律参数进行了优化设计,验证了并行多目标子空间优化框架的有效性和相对于已有方法的优势。

关键词：多学科设计优化多目标优化并行子空间优化总体设计飞行控制

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新一代战斗机机动作战决策与仿真

北京航空航天大学学报 2003年第4期29卷 358-361页

作者：叶茂林申功璋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

近距空战要求新一代战斗机具有较好的机动性能 .根据基本的空战机动模式进行机动作战决策的建模 ,在综合飞行 /火力 /推进分布式计算机实时仿真系统中 ,运用大机动非线性鲁棒飞行控制律进行了典型的机动作战仿真 .仿真结果表明 ,具有大... 详细信息

近距空战要求新一代战斗机具有较好的机动性能 .根据基本的空战机动模式进行机动作战决策的建模 ,在综合飞行 /火力 /推进分布式计算机实时仿真系统中 ,运用大机动非线性鲁棒飞行控制律进行了典型的机动作战仿真 .仿真结果表明 ,具有大机动性能的飞机在空战过程中显示出了很好的效益优势 .

关键词：推力矢量控制机动飞行决策系统综合飞行/火力/推进控制

面向空域/时域/功能混合模式的目标分组方法

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南京航空航天大学学报 2011年第2期43卷 247-251页

作者：曾佳申功璋中国航空综合技术研究所标准化技术研究与应用中心北京100028 北京航空航空大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

提出了面向空域/时域/功能混合模式的目标分组方法,其结果为任务规划提供了包含空域、时域、功能的目标群体特征。该方法采用标准化方法对属性数据分类和扩展,按照不同类型属性数据分别建立属性差异度,提高了目标分组特征属性的可扩展性... 详细信息

提出了面向空域/时域/功能混合模式的目标分组方法,其结果为任务规划提供了包含空域、时域、功能的目标群体特征。该方法采用标准化方法对属性数据分类和扩展,按照不同类型属性数据分别建立属性差异度,提高了目标分组特征属性的可扩展性,解决了传统属性差异度难以适用于时域及功能属性的问题;在此基础上,综合考虑协同任务对目标分组各项属性的定性/定量要求、阈值约束及重要程度要求,构造了目标综合差异度,解决了某些属性不能直接加权的问题。仿真结果表明该方法能够快速有效地实现满足任务复杂要求的目标分组。

关键词：目标分组属性差异度标准化任务规划

基于μ分析的鲁棒特征结构配置飞行控制律设计

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北京航空航天大学学报 2012年第1期38卷 111-115页

作者：高博杨凌宇申功璋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对特征结构配置应用于飞行控制律设计鲁棒性较差的问题,提出了一种新的鲁棒特征结构配置方法.该方法结合参数化特征结构配置与μ分析,把鲁棒特征结构配置问题转化为包含系统全部自由参数的带约束条件的非线性优化问题.根据飞行控制律... 详细信息

针对特征结构配置应用于飞行控制律设计鲁棒性较差的问题,提出了一种新的鲁棒特征结构配置方法.该方法结合参数化特征结构配置与μ分析,把鲁棒特征结构配置问题转化为包含系统全部自由参数的带约束条件的非线性优化问题.根据飞行控制律特点,提出分步优化策略解决鲁棒特征结构配置多变量优化问题,以降低问题复杂度,同时采用等值分布曲线直观描述优化指标随设计参数变化规律.该方法利用系统全部自由度提高系统鲁棒性,并对自由参数施加约束条件以保证标称闭环系统性能.仿真表明该方法能满足一级飞行品质要求,提高系统鲁棒性,减小保守性.

关键词：特征结构配置 μ分析优化鲁棒性飞行控制

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面向重心变化的自适应飞行控制系统设计

北京航空航天大学学报 2012年第3期38卷 314-318页

作者：张晶申功璋杨凌宇北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

重心的变化直接影响飞机本身的控制特性,使得控制系统设计更为复杂.针对已有方法模型依赖性强、鲁棒性差的局限性,提出了一种面向重心变化的非线性自适应飞行控制系统设计方法.该方法基于逆动力学理论和重心在线估计系统设计标称控制律... 详细信息

重心的变化直接影响飞机本身的控制特性,使得控制系统设计更为复杂.针对已有方法模型依赖性强、鲁棒性差的局限性,提出了一种面向重心变化的非线性自适应飞行控制系统设计方法.该方法基于逆动力学理论和重心在线估计系统设计标称控制律,在此基础上引入自适应滑模控制单元来构建自适应补偿控制律,其中滑模控制用于保证控制的鲁棒性和稳定性,而自适应单元则通过对模型不确定性和重心估计误差的估计及补偿提高控制的适应性和控制性能.结合Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性.仿真结果表明:该方法能有效地实现对系统未知不确定因素的补偿,具有较强的鲁棒性.

关键词：飞行控制系统自适应控制系统滑模控制重心

飞翼布局飞机控制/气动/隐身多学科优化设计

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北京航空航天大学学报 2009年第11期35卷 1357-1360页

作者：孙奕捷申功璋北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

飞翼布局是先进飞机广泛应用的布局形式.飞翼布局飞机总体设计阶段不仅要考虑其隐身和气动要求,还必须高度重视控制系统的影响.以飞翼布局飞机为对象,研究控制、气动与隐身多学科优化的策略和方法.建立了适合在各学科的子空间进行多目... 详细信息

飞翼布局是先进飞机广泛应用的布局形式.飞翼布局飞机总体设计阶段不仅要考虑其隐身和气动要求,还必须高度重视控制系统的影响.以飞翼布局飞机为对象,研究控制、气动与隐身多学科优化的策略和方法.建立了适合在各学科的子空间进行多目标优化的流程,基于学科分析分配各个子空间的设计变量,并通过变量综合形成系统级的设计变量.在优化过程中,综合采用了改进的遗传算法和近似模型构造方法.针对飞翼布局飞机的特点,采用基于控制分配的控制系统结构,以时域指标作为控制学科的优化目标和约束条件.优化结果验证了所用方法的有效性,为将控制学科纳入飞翼布局飞机多学科优化提供了可行的途径.

关键词：多学科设计优化并行子空间优化飞机设计飞行控制

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遥控机器人在空间抓物实验的仿真研究

北京航空航天大学学报 1991年第3期17卷 5-13页

作者：申功璋北京航空航天大学自动控制系

本文是对空间机器人由地面站遥控操纵在空间抓物实验方案的仿真研究,它是在图形计算机工作站上用C语言编程实现的。视景化仿真描绘了自由飞行物与机器人之间的相对运动,考虑了空间站与地面站信息传输延迟的影响,用扩展的卡尔曼滤波实现... 详细信息

本文是对空间机器人由地面站遥控操纵在空间抓物实验方案的仿真研究,它是在图形计算机工作站上用C语言编程实现的。视景化仿真描绘了自由飞行物与机器人之间的相对运动,考虑了空间站与地面站信息传输延迟的影响,用扩展的卡尔曼滤波实现了机器人对自由飞行物的自动跟踪,人在地面站观测预报的机器人和目标物的立体图象,可以经操纵球控制机械手运动。仿真结果表明,该方案对进一步研究有很好的参考价值。

关键词：机器人卡尔曼滤波延迟系统遥控