针对无人直升机系统和控制器的不确定性，基于特征值摄动的思想设计了正规化非脆弱控制器，以保证系统具有良好的鲁棒性和飞行性能。首先，建立了无人直升机的非线性姿态动态的T-S模糊模型，然后，基于特征值摄动的思想针对系统的标称部分进行了正规化设计，使得标称部分的特征值摄动受系统不确定的影响不敏感；其次，考虑系统不确定和控制器增益的加性摄动，针对不确定的部分设计了模糊非脆弱控制器，并基于Lyapunov理论分析了闭环系统的稳定性，应用LMI（Linear Matrix Inequality)方法求解了控制器参数。最后，仿真结果表明，所设计的控制器具有很好的鲁棒性。
T-S模糊模型 非脆弱控制 正规化设计 LMI方法 T-S fuzzy model non-fragile control normalized design LMI method
针对四旋翼无人机的轨迹跟踪问题,设计了基于干扰观测器的最优迭代学习控制器。在考虑外界干扰的情况下,建立了四旋翼无人机的运动学离散模型,通过设计离散形式的干扰观测器实现对未知干扰的估计,并用Lyapunov方法对干扰估计误差的收敛性进行了严格证明。在对干扰进行补偿的基础上,设计了最优迭代学习控制器,保证了四旋翼无人机对期望轨迹的跟踪误差渐近收敛。最后,通过仿真验证了所设计的干扰观测器和迭代学习控制器的有效性。
四旋翼无人机 轨迹跟踪 离散干扰观测器 最优迭代学习控制 quadrotor UAV trajectory tracking discrete disturbance observer optimal iterative learning control
传统的粒子群算法在运行的过程中容易陷入局部最优,从而导致最终的路径规划不能达到最优。为此,传统的粒子群算法在迭代寻优的过程中为每个粒子引入蚁群算法中的信息素,赋予粒子更多信息内涵以加快收敛速度。然后考虑模糊逻辑,研究了基于模糊逻辑粒子群算法的无人机三维路径规划问题,通过模糊处理控制路径规划的输入量,防止系统陷入局部最优。所提算法结合了粒子群算法、蚁群算法和模糊逻辑的优势,通过实例仿真验证了算法的有效性。
无人机 路径规划 粒子群算法 模糊逻辑 UAV route planning particle swarm optimization fuzzy logic
针对高超声速飞行器的机翼损伤问题, 改进了预设性能算法并设计了姿态减损控制器, 以保证在飞行过程中增强控制器减损效果并保障飞行性能。首先, 通过分析飞行器机翼关键部件受力情况, 给出可实时计算损伤量和损伤变化率的损伤模型;然后, 基于预设性能理论, 改进了性能函数指数和误差转换函数, 并结合飞行器模型设计了基于改进预设性能的姿态减损控制器。通过仿真分析验证了所设计控制器的有效性。
高超声速飞行器 姿态控制 减损控制 改进预设性能 hypersonic flight vehicle attitude control damage-mitigating control modified prescribed performance
为加强fDSST算法在目标快速运动、快速形变、目标消失情况下的跟踪精度, 提出了一种基于TLD和fDSST的长时间目标跟踪算法。在fDSST算法的基础上, 加入了检测器和学习器对跟踪结果进行修正和学习, 并利用检测器和学习器的正负样本对跟踪结果进行置信度评估, 从而解决了在跟踪失败情况下的错误参数学习问题。实验表明, 基于TLD和fDSST的长时间目标跟踪算法, 不但解决了fDSST算法由于目标快速运动、形变甚至消失而使跟踪失败, 难以进行长时间持续跟踪的问题, 且很大程度上增强了TLD算法的跟踪精度。
目标跟踪 长时间跟踪 跟踪精度 再次识别 target tracking long-term tracking TLD TLD fDSST fDSST tracking precision re-recognition
1 南京航空航天大学自动化学院，南京211100
2 ' 中国电子科技集团公司第二十八研究所, 南京210016
分析了高超声速飞行器机翼颤振问题及机翼颤振损伤随机翼应力的变化情况。首先研究高超声速飞行器的二元机翼模型，建立机翼颤振的动力学模型，运用活塞理论对机翼的非定常气动力进行计算，并针对一定飞行速度下的机翼的颤振情况进行分析。然后通过应力-应变σ-ε模型，应变与疲劳寿命的ε-N模型分析机翼颤振应力对机翼颤振损伤的影响。仿真结果表明，机翼颤振损伤与机翼的颤振幅度密切相关，为工程实践中的机翼可靠性分析提供了重要的参考。
高超声速飞行器 气动弹性 机翼颤振 结构损伤 hypersonic vehicle aeroelasticity airfoil flutter structural damage
研究了高超声速飞行器的姿态运动间的强耦合问题并设计了姿态协调控制器，首先基于状态变量间耦合度推导了耦合熵，再基于耦合分析设计了协调因子，其中将状态变量间的耦合熵作为协调因子的参数，然后引入协调因子设计了姿态控制器。仿真结果表明，所设计的协调控制器可有效应对高超声速飞行器姿态运动间的强耦合问题，在保证姿态稳定的前提下，实现了姿态角之间的协调控制。
高超声速飞行器 姿态运动 耦合熵 耦合利用 协调控制 hypersonic flight vehicle attitude dynamics coupling entropy coupling utilization coordination control
1 南京航空航天大学自动化学院, 南京 211106
2 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
分析了高超声速飞行器机翼关键部件的损伤演化及飞行器飞行动态对损伤的影响。在建立了高超声速飞行器机翼关键部件损伤动力学模型、飞行器动力学模型以及对机翼关键部件载荷应力分析的基础之上, 依次分析了飞行器飞行高度、速度、迎角以及控制舵面偏角等飞行器变量对机翼关键部件损伤动态特性的影响, 以确定影响损伤的关键变量。仿真结果表明, 相对于其他变量, 飞行器迎角对机翼关键部件损伤的影响是最大的。基于此结果可得出当飞行器进行高超声速飞行时, 从保证飞行安全与延长使用寿命的角度来看, 应尽量限制飞行迎角大小。所得结论为实际工程中结构可靠性设计提供了有价值的参考。
高超声速飞行器 机翼 损伤动力学模型 损伤动态特性 hypersonic aircraft wing damage dynamic model dynamic damage characteristic
针对新一代歼击机,基于避障思想研究了一种边界保护控制方法。首先运用动态逆控制器对飞机进行稳定控制; 在此基础上利用避障思想生成关键飞行参数的安全边界, 并用参数在线调节的动态矩阵控制方法修正飞机的控制量, 确保飞机在安全边界内飞行; 最后将所设计的飞行控制系统用于新一代歼击机的机动飞行仿真。仿真结果证明了该边界保护控制系统的有效性。
歼击机 避障边界保护 动态矩阵控制 飞行控制 fighter obstacle avoidance protection dynamic matrix control flight control
1 南京航空航天大学, 南京 210016
2 中国人民解放军73905部队，江苏 徐州 221004
针对非线性系统存在建模误差和外界干扰等不确定因素问题，提出一种基于滑模干扰观测器在线补偿的非线性动态逆控制方法。通过设计滑模干扰观测器，对不确定因素进行估计，将滑模干扰观测器的输出用以设计新的补偿控制律，与动态逆方法相结合来消除不确定因素的影响。以Herbst机动过程为例进行飞行仿真，并与单纯采用非线性动态逆方法的控制性能进行对比。仿真表明，系统能较好地跟踪姿态角指令，有良好的鲁棒性。
歼击机 飞行控制 动态逆 滑模干扰观测器 超机动 fighter flight control dynamic inversion Sliding Mode Disturbance Observer (SMDO) super-maneuverable
