为适应巡航式冲压增程制导炮弹在巡航飞行过程中质心不断前移、气动参数变化范围大这一特征, 实现在巡航飞行过程中的自适应控制, 设计了一种基于模糊自适应PID算法的三回路自动驾驶仪。首先, 由小扰动法将纵向平面内炮弹运动方程组线性化并推导炮弹各姿态角的传递函数, 同时选取巡航始末位置特征点进行动态特性分析; 在此基础上设计三回路自动驾驶仪以提升系统相角裕度, 改善其阻尼特性; 由频域分析法和根轨迹法设计巡航始末位置特征点处的内回路控制参数, 并用插值计算得出其他非特征点的内回路控制参数; 外回路采用模糊自适应PID进行设计。仿真结果表明, 在巡航飞行过程中, 模糊自适应算法所设计的自动驾驶仪具有良好的控制品质。

半导体激光器作为原子磁强计的重要组成部分，其波长和功率主要由电流和温度决定，而传统的直流温控系统会对磁强计产生磁场干扰。针对高精度电流控制、温度控制和磁场干扰问题，设计了一种激光器恒流源驱动和交流控温系统。首先，设计基于功放的高精度激光器恒流源驱动系统；然后，设计交流温度调制解调检测和交流加热驱动系统；最后，采用STM32控制器、高精度AD采集和DA输出结合温度模糊自适应PID控制算法进行高精度温度控制。实验结果表明：在42 ℃温度下控制精度为±0.005 ℃，在32 mA电流下稳定度为±0.5 μA，为激光器光功率和波长稳定性奠定基础。

为提高激光雷达回波信号斩光高度的稳定性,针对臭氧探测激光 雷达系统后继光路中直流无刷电机的 高转速高转矩控制系统,提出了模糊自适应PID控制方法。通过模糊推理实现不同状态下PID参数的在线自 动整定,并利用卡尔曼滤波减少控制噪声和测量噪声的干扰。基于控制理论,用Matlab软件进行控制算 法性能模拟,并用LabVIEW平台实现系统的控制算法。结果表明与普通PID控制方法相比,基于模糊自适 应PID控制方法的激光雷达斩光频率阶跃响应调节时间减少33.3%, 延迟时间短60%, 上升时间短42.1%, 斩 光盘的频率抖动仅约为0.0492 Hz。模糊自适应PID控制系统稳态误差更小,有更好的适应性、稳健性和抗干扰性。

针对多旋翼无人飞行器机载云台的稳定控制要求，提出一种采用双速度环控制结构的带有模糊切换条件的模糊自适应PID复合稳定控制方法。在深入分析控制结构扰动抑制能力的基础上，通过模糊自适应控制中自调整因子的引入和控制规则的在线修正，提高系统的快速响应能力;利用变速积分PID控制保证系统的高稳定精度，模糊切换条件实现复合控制的平稳切换。动态响应和稳态精度实验表明，系统的调节时间约为20 ms，稳定精度为0.13 mrad。该方法有效地实现了机载云台的稳定控制，完全满足了多旋翼无人飞行器的应用需求。

针对斜轴式天文望远镜传统机架中的非垂直轴系结构会导致像场旋转, 从而影响天文望远镜指向和跟踪控制的问题, 研发了新的45°斜轴式天文望远镜机架。设计时, 选取太阳为跟踪目标来搭建硬件机架驱动控制系统; 利用图像传感器实时捕获目标, 经数字信号处理(DSP)芯片精确解析目标质心, 通过图像消旋解耦出方位与斜轴两方向的偏差。然后, 结合模糊控制与神经网络的各自特点, 设计了单神经元模糊自适应PID控制算法实施偏差调节, 以实现对目标的定位与跟踪。实验结果显示, 该驱动控制系统的水平与斜轴方位的跟踪偏移误差均在±2 pixel以内, 水平指向偏移误差均值为0.123 2°, 俯仰指向偏移误差均值为0.155 3°。得到的结果表明该驱动系统鲁棒性强, 能够克服斜轴机架像场旋转导致的控制问题且满足精度要求。