战机在战场追逃过程中需要完成超机动动作以快速进入优势攻击区域, 但在大攻角飞行范围内, 飞行过程具有强烈的耦合作用。传统的动态逆控制方法具有很好的快速解耦能力, 但鲁棒性较差。提出一种基于非线性动态逆的L1自适应飞行控制方法, 通过引入PI型动态逆控制和L1自适应结构, 提高了系统的动态性能和鲁棒性。最后利用某软件仿真战机类眼镜蛇机动, 结果表明该方法在提升了系统动态性能的基础上, 还可以有效补偿参数不确定性等扰动, 同时提高了鲁棒性, 能够为战机空中作战提供技术参考。

飞控系统中的各类传感器对飞机稳定与操纵起着至关重要的影响，是飞机的重要安全机载设备之一。传统冗余方法具有“安全性高，经济性低”的特点，通过多余度设计来提升系统的安全性给飞机的重量与结构设计、系统综合集成、维修与检测成本都带来了一定的难题。针对民用飞机飞控系统中各类传感器故障，介绍了典型机载飞控传感器的故障模式，以及对故障容错的设计考虑; 阐述了近年来基于模型方法和基于信息方法在相关领域内的研究与应用情况; 分析了传感器故障诊断当前面临的挑战和未来发展方向，阐明了先进故障诊断方法在飞控系统中应用的巨大潜力。

迎角、侧滑角是飞机重要的飞行状态参数, 而大气数据系统在恶劣天气、大迎角或机动飞行情况下是难以准确测量出气流角等数据的。基于飞行数据, 研究了一种飞机气流角的估计方法。考虑到飞行数据可能受到外部干扰发生数据突变、各数据采样频率不同以及飞行数据之间的噪声统计特性均未知等情况, 建立飞机系统状态方程和量测方程, 将非等间隔理论与基于极大似然准则的自适应卡尔曼滤波算法进行融合, 以飞机转弯和爬升飞行为实例, 施加外部干扰, 对飞机迎角、侧滑角进行估计。实验结果表明, 该算法的估计精度和抗外部干扰的鲁棒性能均优于扩展卡尔曼滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法。

为了实时采集飞行器在风洞试验时产生的数据，并控制试验流程，提出基于Windows 7+RTX64实时扩展平台设计和开发软件控制系统的方案。首先设计测试流程测试RTX64的实时性，并与在相同条件、Windows下测试的结果比较，验证了RTX64能够显著增强系统的实时性; 然后详细阐述了飞行器虚拟飞行软件控制系统进程间通信和试验流程的设计，通过共享内存和事件体实现进程间数据交互和同步的目的; 最后给出测试结果与分析。结果表明，在4 ms定时周期内系统能够实时采集陀螺仪、编码器和天平等传感器数据，控制飞行器的虚拟飞行试验时序，验证了系统设计方案的可行性。

机载传感器在飞行控制系统获取飞行状态, 进行内、外回路控制律解算等过程中发挥着至关重要的作用。除了通过增加硬件余度提高系统可靠性外, 还可以增加模型的解析余度提高系统容错能力。基于无人机的气动参数对飞行控制系统进行故障建模, 设计一种故障状态最优估计器, 结合广义卡尔曼滤波方法提出了一种改进的残差检测算法进行在线学习并估计评价系统的故障状态。并且, 在基于周期时间和残差值联合表决的条件下设计了自适应参考模型调节律对解析模型进行实时对比和修正, 减小系统干扰所带来的不确定性误差影响。通过仿真试验验证了所提出方法的可行性与有效性。

针对三余度飞行控制计算机控制单元的重构与恢复策略进行研究。首先简要介绍了飞控计算机的余度架构; 通过自检测与互检测相结合的方法, 设计了控制单元的重构策略; 通过合理地筛选恢复数据, 制定恢复协议, 设计了控制单元的恢复策略;最后搭建半物理仿真平台, 验证了重构与恢复策略的有效性和正确性, 提高了三余度飞行控制计算机的可靠性。

对国内外三代机、四代机及民机中的机载安全性关键系统发展情况进行深入分析, 总结了多通道表决、比较对故障静默等典型容错计算机架构的技术特点, 围绕新一代飞机对机载安全关键计算机系统的可靠性、容错能力、故障检测隔离能力、实时性的新挑战, 提出了基于分级容错技术实现的高完整计算机系统设计思路, 描述了分层分级实现高完整性容错的设计原理, 并对其所涉及的Lock-step技术、时间触发网络等关键技术给出了解决途径, 可满足下一代飞行器的发展需要, 提升机载安全关键计算机系统的安全性、可靠性。

为实现四旋翼无人机自主飞行、定点悬停和跟踪地面目标的系统设计, 在系统中加入摄像头来采集地面信息, 进行相应的图像处理后, 所得结果结合视野的九宫格分割法, 可以获得待追寻目标位置信息。系统包含超声波定高模块, 将传统的无人机运动控制的六自由度简化为四自由度。采用将位置信息引入到PID控制系统中的方法, 获得四电机的控制命令, 进而实现前后左右的移动。此外, 运用双控制器, 一台控制器用于控制飞机运动, 另一台控制器用于控制系统的各个模块, 减少数据处理负担, 加快处理速度。最终, 实现预期的自主追踪效果, 与已有方法相比, 具有更简化的运动控制思路, 跟踪更灵敏。

针对提高分布式架构三余度飞行控制计算机的可靠性问题, 进行了系统重构与恢复的研究。从飞行控制计算机、传感器、执行机构3个方面对三余度飞行控制计算机系统的余度资源配置进行了介绍;根据飞行控制计算机具有三余度控制单元的特点, 重点研究了控制单元的重构策略, 并简要讨论了传感器、气动舵面、接口单元和总线的重构策略;对控制单元的故障恢复进行了研究, 设计了故障恢复的算法, 选取了恢复所需的关键数据, 制定了相应的恢复协议;在无人机仿真平台下进行了测试验证, 结果表明该系统重构策略与故障恢复算法合理有效, 能够有效地提高三余度飞行控制计算机的可靠性。

四旋翼飞行器的飞行控制系统可对多输入多输出的非线性系统进行稳定控制。针对复杂集总干扰下四旋翼姿态与位置的稳定控制, 提出了一种基于静态H∞输出反馈控制算法。首先通过Euler-Lagrangian方程获得四旋翼的飞行动力学模型, 并将其转换成线性系统的状态空间形式；其次根据时间尺度原理依次构建四旋翼的姿态和位置控制回路, 并设计静态H∞输出反馈控制策略来实现两个控制回路的抗干扰控制, 同时利用布谷鸟算法的寻优优势来计算最优的输出反馈控制增益；最后通过两组仿真算例对所提控制算法的有效性进行了验证, 结果表明, 基于静态H∞输出反馈控制的四旋翼系统能够有效抑制集总干扰的影响, 实现各控制环状态变量的稳定控制。