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基于滑模控制的飞行器螺旋机动、制导与控制一体化设计研究

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北京理工大学学报 2022年第5期42卷 523-529页

作者：吴炎烜陆胥坛王正杰北京理工大学机电学院北京100081

针对空舰飞行器末制导过程中突防能力不强;制导、控制回路分离设计在带宽分离假设条件不满足情况下的控制效果较差的两方面问题,将飞行器制导与控制回路进行一体化设计,并引入三维螺旋机动的弹道机动形式,实现了螺旋机动、制导、控制一... 详细信息

针对空舰飞行器末制导过程中突防能力不强;制导、控制回路分离设计在带宽分离假设条件不满足情况下的控制效果较差的两方面问题,将飞行器制导与控制回路进行一体化设计,并引入三维螺旋机动的弹道机动形式,实现了螺旋机动、制导、控制一体化的设计研究.首先对飞行末段的制导、控制回路进行了一体化建模,之后应用滑模控制方法,完成了制导与控制一体化的控制律设计,而后引入了对视线倾角速率与视线偏角速率的周期性拉偏,完成了螺旋机动、制导、控制一体化设计,仿真结果表明,本文设计的控制律在保证对目标的精准打击能力的同时具备了攻击过程中的弹道螺旋机动能力.

关键词：飞行器控制弹道机动制导与控制一体化滑模控制

飞行器控制的伪线性系统方法——第二部分:方法与展望

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宇航学报 2020年第7期41卷 839-849页

作者：段广仁哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心

针对第一部分提出的六类典型飞行器控制问题的共性伪线性系统模型,介绍了二阶伪线性系统的直接参数化设计方法:通过设计伪线性状态反馈控制律,可使闭环系统化为一个具有指定特征结构的二阶线性定常系统,并提供了控制系统设计中的所有自... 详细信息

针对第一部分提出的六类典型飞行器控制问题的共性伪线性系统模型,介绍了二阶伪线性系统的直接参数化设计方法:通过设计伪线性状态反馈控制律,可使闭环系统化为一个具有指定特征结构的二阶线性定常系统,并提供了控制系统设计中的所有自由度。另外,还以希望的闭环向量结构要求、闭环系统的干扰抑制要求和最小闭环特征值灵敏度要求为例,展示了通过综合优化设计自由度来实现控制系统的多目标设计思想。最后展望了伪线性系统理论的发展前景。

关键词：飞行器控制伪线性系统参数化方法设计自由度多目标优化

飞行器控制的伪线性系统方法——第一部分:综述与问题

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宇航学报 2020年第6期41卷 633-646页

作者：段广仁哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心

首先将非线性控制方法归纳成三类:基于李雅普诺夫泛函的设计方法、基于最优控制思想的设计方法和以线性为主导的设计方法,并对此三类方法进行了简略的综述。然后进一步在此类划分的框架下概述了飞行器控制的非线性方法,并引入了伪线性... 详细信息

首先将非线性控制方法归纳成三类:基于李雅普诺夫泛函的设计方法、基于最优控制思想的设计方法和以线性为主导的设计方法,并对此三类方法进行了简略的综述。然后进一步在此类划分的框架下概述了飞行器控制的非线性方法,并引入了伪线性系统的概念。最后介绍了卫星姿态与轨道控制、飞行器制导与控制中的六类典型飞行器控制问题的二阶伪线性系统描述。

关键词：飞行器控制伪线性系统姿态控制轨道控制空间交会与拦截

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基于速度线性化的变体飞行器鲁棒LPV控制

系统工程与电子技术 2014年第6期36卷 1130-1136页

作者：王青王通后德龙董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对大包线下变体飞行器在翼型快速变化过程中的姿态控制问题,提出了一种基于速度线性化的鲁棒线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制方法。所提方法将状态量的微分增广至状态方程,得到系统任意状态下的线性化模型,解除了传统... 详细信息

针对大包线下变体飞行器在翼型快速变化过程中的姿态控制问题,提出了一种基于速度线性化的鲁棒线性变参数(linear parameter varying,LPV)控制方法。所提方法将状态量的微分增广至状态方程,得到系统任意状态下的线性化模型,解除了传统小扰动线性化方法要求系统处于平衡点邻域的限制。建立了具有凸多胞形式的变体飞行器LPV模型,给出了参数依赖鲁棒H∞状态反馈控制器存在的充分条件,依据顶点控制器和变参数进行凸插值得到鲁棒LPV控制器。仿真结果表明,设计的控制器在飞行器快速变形和参数大范围快速变化的情况下仍具有良好的控制性能和鲁棒性。

关键词：飞行器控制鲁棒控制速度线性化变体飞行器

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基于切换多胞系统的高超声速飞行器鲁棒控制

哈尔滨工业大学学报 2013年第12期45卷 99-104页

作者：吴振东王青董朝阳李玮北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

为了解决高超声速飞行器的包线跨度大和包线范围内模型参数时变系统的稳定与镇定问题,提出一种新的基于切换多胞系统的鲁棒控制方法.将飞行器包线范围内的飞行动态建模为切换多胞系统,采用基于参数依赖多胞Lyapunov函数与平均驻留时间方... 详细信息

为了解决高超声速飞行器的包线跨度大和包线范围内模型参数时变系统的稳定与镇定问题,提出一种新的基于切换多胞系统的鲁棒控制方法.将飞行器包线范围内的飞行动态建模为切换多胞系统,采用基于参数依赖多胞Lyapunov函数与平均驻留时间方法,给出了系统在参数任意快变下渐近稳定的控制器综合方法.仿真结果表明:控制器具有良好的响应特性,可实现对指令的精确跟踪.该控制方法可克服传统切换控制的控制量输出跳跃现象,有助于降低系统分析与设计保守性.

关键词：飞行器控制切换多胞系统鲁棒镇定稳定性分析控制综合

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面向飞行器控制的切换系统分析与综合

宇航学报 2013年第2期34卷 147-156页

作者：王青吴振东侯砚泽董朝阳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 中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

面向飞行器控制的切换系统分析与综合是近年来飞行器控制领域的研究热点。从切换系统在飞行器控制领域的优越性出发,首先对线性切换系统的分析与综合给予简单综述,在此基础上分析了切换系统在飞行器控制领域的应用,而后展开论述面向飞... 详细信息

面向飞行器控制的切换系统分析与综合是近年来飞行器控制领域的研究热点。从切换系统在飞行器控制领域的优越性出发,首先对线性切换系统的分析与综合给予简单综述,在此基础上分析了切换系统在飞行器控制领域的应用,而后展开论述面向飞行器控制的线性切换系统建模、分析与控制综合方法,重点介绍局部重叠切换系统、稳定性分析和基于切换系统的综合方法等内容。最后,提出面向飞行器控制的切换系统研究的发展趋势。

关键词：飞行器控制切换系统稳定性分析控制综合

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进阶式飞行器控制实验项目设计与实现

电子产品世界 2023年第3期30卷 63-67页

作者：王扬扬刘洋沈阳航空航天大学沈阳110136

飞行器控制系统是一个多输入多输出的复杂非线性系统,为使学生掌握相关控制理论,建立系统工程思想,采用进阶式教学方法设计并开展飞行器控制实验项目。从飞行器建模、机载传感器数据获取与处理、控制器设计、飞行实验验证等环节逐层递进... 详细信息

飞行器控制系统是一个多输入多输出的复杂非线性系统,为使学生掌握相关控制理论,建立系统工程思想,采用进阶式教学方法设计并开展飞行器控制实验项目。从飞行器建模、机载传感器数据获取与处理、控制器设计、飞行实验验证等环节逐层递进,同时采用虚拟仿真与Pixhawk飞控硬件虚实结合的实验手段,进行飞控系统飞行效果的实验验证。

关键词：进阶式虚实结合飞行器控制 Pixhawk飞控

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高超声速飞行器异步切换的鲁棒H_∞控制

北京航空航天大学学报 2014年第2期40卷 177-182页

作者：吴振东王青董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对高超声速飞行器子系统与控制器异步切换问题,提出了一种鲁棒H∞控制策略.构造了依赖于控制器切换信号的Lyapunov函数,可以有效抵消由异步切换带来的控制器设计困难,结合平均驻留时间方法和Lyapunov函数方法,分析了系统的全局一致渐... 详细信息

针对高超声速飞行器子系统与控制器异步切换问题,提出了一种鲁棒H∞控制策略.构造了依赖于控制器切换信号的Lyapunov函数,可以有效抵消由异步切换带来的控制器设计困难,结合平均驻留时间方法和Lyapunov函数方法,分析了系统的全局一致渐近稳定性和H∞性能指标,设计了异步切换的鲁棒H∞控制器.仿真结果表明,该方法实现高超声速飞行器在异步切换过程中对指令的精确跟踪,控制量在异步切换时刻无跳跃现象,同时对扰动具有较强的抑制作用.

关键词：飞行器控制异步切换鲁棒控制稳定性分析高超声速飞行器

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切换多胞飞行器的变增益H_∞跟踪控制

宇航学报 2015年第10期36卷 1133-1139页

作者：王青王通董朝阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对飞行器大包线控制问题,提出基于切换多胞系统的变增益H∞跟踪控制策略。采用切换多胞系统描述飞行器包线范围内的时变飞行动态,进而基于广义系统方法获得切换多胞形式的变增益H∞跟踪控制器设计方法,结合公共Lyapunov函数方法与平... 详细信息

针对飞行器大包线控制问题,提出基于切换多胞系统的变增益H∞跟踪控制策略。采用切换多胞系统描述飞行器包线范围内的时变飞行动态,进而基于广义系统方法获得切换多胞形式的变增益H∞跟踪控制器设计方法,结合公共Lyapunov函数方法与平均驻留时间方法给出闭环飞行控制系统在时变工作条件下的一致稳定性与H∞性能分析方法,最后将所提方法应用于高机动性飞行器大包线控制系统的分析与设计。仿真结果表明变增益H∞跟踪控制系统在工作包线内体现出良好的动态响应品质与稳态跟踪性能,同时对大气扰动具有较强的抑制作用。

关键词：飞行器控制变增益控制 H∞控制切换多胞系统广义系统