针对多旋翼飞行器的精准定点及稳定悬停控制问题, 采用串级PID控制算法设计位姿控制器对多旋翼的位置和姿态进行控制。对多旋翼进行运动学及动力学分析, 建立数学模型, 并对所建模型进行分析再建立控制分配模型。为了简化控制器设计,将控制器分为位姿控制器和控制分配器两部分进行设计, 改变控制分配器可以实现对不同旋翼的飞行控制, 具有更广的适用性。仿真结果表明,多旋翼无人机具有较快的响应速度, 垂直起飞和平飞两个阶段衔接紧密, 能够准确到达给定目标位置并进行稳定悬停。

以六旋翼无人机为控制对象，针对经典控制分配方法在控制输入值过大时易出现电机转速指令值饱和的缺点，提出一种根据权重进行分配的改进方案。根据控制输入值的变化来实时更新权重系数以避免电机转速饱和。仿真结果表明所提分配方法能提高分配的合理性，抑制各通道的耦合现象,能有效提高六旋翼无人机的抗饱和性，有助于改善无人机的飞行性能。

以飞机蒙皮检测机器人为研究平台，设计了基于执行器控制矩阵切换策略的吸盘组控制分配器。飞机蒙皮检测机器人的曲率自适应姿态控制的关键是吸附过程中的稳定性以及姿态调整中的灵活性问题，通过设计控制分配器控制真空负压系统改变执行器输出量达到提高机器人稳定性及灵活度的目的。首先，针对机器人结构模型进行受力分析，得到吸盘组控制分配矩阵，并在此基础上设计控制分配器；然后，考虑吸盘组出现故障的情况，采用改变吸盘优先级的故障适应策略改变吸盘对应加权系数；接着，建立吸盘组吸附安全增益数学模型,并在此基础上设计执行器控制矩阵切换策略；最后，控制分配器采用伪逆二次规划算法来避免执行器饱和问题,并通过仿真实验验证了控制分配器的可行性。

主要研究了动态分配算法在推力矢量飞机上的应用。首先对该推力矢量飞机基于时标分离原理建模，控制系统分为快、慢回路。执行器的动态特性设为一阶惯性环节。然后分析了动态控制分配的算法及求解过程，并对该算法的动态特性和稳态特性做了必要的证明。针对推力矢量飞机包括传统舵面及推力矢量舵面在内的执行器的动态特性，对其进行了动态控制分配的仿真。仿真结果表明, 高频执行器在机动过程中的使用程度相对增加了，飞行器跟踪姿态角指令更敏捷; 推力矢量舵面偏转速率保持较小水平，有利于延长发动机的使用寿命。动态控制分配在推力矢量飞行器上的应用取得了良好的效果。

提出一种基于粒子群优化算法的控制分配算法的重构控制策略。利用粒子群优化算法的实时性、高效性等优点, 选择出符合最优性能指标要求的控制输入量, 解决控制分配算法问题。当操纵面出现一个或多个损伤、失效等故障时, 飞行控制系统能实时地调节控制效率矩阵, 从而对各操纵面进行再分配, 实现重构控制。仿真表明, 该策略在飞行器遇到故障时能快速地调整, 降低对故障操纵面的使用, 协调其他操纵面及时解决故障问题, 从而保证飞行器的正常工作。

针对六旋翼飞行器的执行机构失效故障, 提出一种基于滑模和控制分配方法的容错控制方案; 采用了分层设计结构, 将基本控制律设计与控制分配律分为两个独立的部分, 针对系统建模不确定性与外界干扰, 设计滑模控制律, 提高了系统的鲁棒性, 运用控制分配方法, 在飞行器发生失效故障甚至卡死故障时, 在线调解控制分配矩阵, 减小故障机构对整体飞行性能的影响。仿真结果验证了所提容错控制的正确性和有效性。