摘要：针对一个吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理对建模误差的鲁棒性问题,将标准的线性变参数(Linear Parameter-Varying)控制算法扩展到对参数和动态不确定性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对建模不确定性的积分二次型约束(Integral Quadratic Constraint)刻画,以定标的线性矩阵不等式(Linear Matrix Inequality)形式给出了其鲁棒控制算法。考虑到描述飞行器动态数值非线性模型的复杂性,建立了其解析形式的曲线拟合模型。基于此解析模型,推导了LPV模型用于控制设计和开环分析。设计了以动压和马赫数为增益变量的飞行控制系统。控制器设计将LPV控制器和变增益比例积分补偿器组合成内外环结构,实现了姿态稳定性和精确的轨迹跟踪性能。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。

摘要：针对一个输入受限吸气式高超声速飞行器模型,研究了其鲁棒变增益控制问题。为处理飞行器模型中的建模误差和饱和非线性,将标准的线性变参数(linear parameter-varying,LPV)控制问题扩展到对时变参数、动态不确定性和饱和非线性具有结构摄动的鲁棒性框架内。基于对模型不确定性和饱和非线性的积分二次型约束刻画,以定标线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)形式给出其鲁棒变增益控制算法。为进行变增益控制系统设计,建立了飞行器的LPV模型。基于多时间尺度特性,提出了一种由姿态回路和轨迹回路组成的内外环控制结构。内环实现对姿态的严格控制和克服执行机构饱和,外环实现对轨迹的精确跟踪。控制器增益随动压和马赫数调度,实现大跨度机动飞行控制。非线性仿真结果证实了算法和应用的有效性。

摘要：提出了一种再入机动飞行器(maneuvering reentry vehicle,MRV)的最优制导与控制方案。针对MRV再入机动轨迹优化问题,提出了新的基于Gauss伪谱优化方法的分段优化策略;由产生的最优参考轨迹,生成系统的外环最优制导指令。接着利用轨迹线性化控制(trajectory linearization control,TLC)方法设计系统的内环控制律。基于MRV完整的非线性六自由度模型,仿真表明提出的再入轨迹优化设计方法是有效的,而且内环TLC控制器可以准确地跟踪外环的最优制导指令和最优轨迹,并对系统未建模特性和参数不确定性具有一定的鲁棒性能。

摘要：在现有可展开天线索网形态分析的研究中,往往不计金属反射丝网的影响,且忽略了索段连接器,将其简化为节点进行处理。实际上,索网结构由索段和索段连接器组成,索网结构上还铺设有金属反射丝网,因此索网结构的形态分析中应考虑反射网和索段连接器所带来的影响。基于四元数来描述索段连接器的姿态,引入各向等应力薄膜单元,推导了索段连接器中心的力平衡方程和力矩平衡方程,建立考虑索段连接器的索膜结构形态优化模型。分别对考虑索段连接器和不考虑索段连接器的索膜结构进行形态分析,讨论索段连接器对分析结果的影响。最后,建立了索膜结构的有限元模型,对形态分析的结果进行验证。结果表明,建立的形态优化模型能够进一步提高所设计索膜结构的型面精度。

摘要：针对高超声速飞行器在平流层内飞行过程中自主天文导航时,气动光学效应及运动模糊等大动态干扰严重影响观星和高精度导航的问题,提出一种基于正则化思想的高超星图半盲复原改进算法。该算法首先借助已有的高超星图模糊核提取算法获得先验模糊核,为复原提供便利条件。接着结合天文图像灰度及梯度的稀疏先验分布特性,设计了一种针对高超星图的正则化盲复原模型,并结合先验模糊核所提供的信息,构建了改进的半盲复原方法,能在先验模糊核精度较低或缺失时转化为盲复原方法,提高了算法的鲁棒性。将本算法与传统星图复原算法、其他最新正则化复原算法进行星图复原与导航效果比较,数值仿真结果显示本算法的复原效果更佳,峰值信噪比(PSNR)达到36.97,并且质心提取成功率达到99.23%,能够明显改善星图识别的成功率,从而大幅提升高超声速飞行器在平流层中的大动态干扰下的自主导航能力。

摘要：针对一类多输入多输出模型不确定系统,提出了一种基于广义模糊神经网络的自适应轨迹线性化控制方法(ATLC)。针对再入机动飞行器(MRV)进行了控制器设计和分析。MRV气动参数存在较大的不确定,这会导致轨迹线性化控制器(TLC)鲁棒性能下降。利用广义模糊神经网络(G-FNN)在线补偿系统的非线性建模不确定,改善了控制器性能。基于Lyapunov稳定性理论,证明了ATLC闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明自适应轨迹线性化控制系统在飞行器气动参数大范围摄动时仍具有鲁棒性和稳定性,验证了所提出的控制策略的有效性。

摘要：对于弹性机体/发动机一体化设计的高超声速飞行器,其高度复杂的动力学特性使得飞行控制研究具有挑战性。本文分析了高超声速飞行器独特的动力学特性,研究其对飞行控制系统设计的影响。基于模态分析结果,推导了关键动力学特性的解析描述,揭示出其潜在的物理机理,评估了其对控制系统稳定性和性能的影响。具体而言,研究了静不稳定性和非最小相位行为对控制带宽的约束,以及弹道/姿态大滞后特性。分析了控制/结构耦合对控制系统稳定性的影响,并给出传感器配置准则。

摘要：微振动源与航天器主结构之间存在耦合作用,其建模与加载方法直接影响系统级微振动分析结果。文章通过理论推导和证明,提出了一种新的微振动源精确解耦加载方法,使扰源的加载处理不受微振动源与航天器主结构耦合作用的影响,实现了扰动外载荷与航天器结构的解耦,所获取的微振动响应与系统级耦合分析结果完全相同。理论研究和数值算例表明:此方法避免了微振动源与航天器主结构的耦合分析,结果准确可靠,适用于动量轮、控制力矩陀螺等常见的扰源加载,且易于工程实施。

摘要：面向极弱引力小天体表面附着探测需求,设计了一种三足式探测器附着缓冲系统,开展了附着过程的稳定性分析。为实现在极弱引力环境下无反弹地稳定附着于小天体表面,在考虑着陆速度与倾角误差的前提下,设计了一种二级缓冲系统,分别采用粘扣带剥离耗能和泡沫铝压溃吸能降低接触碰撞过程对探测器稳定性的影响。建立了探测器多体系统动力学模型、探测器足垫−表面碎石接触碰撞动力学模型,基于多体动力学与离散元联合仿真,获得了不同的着陆倾角与速度情况下,探测器的运动规律。结果表明,二级缓冲系统具有良好的缓冲吸能效果,可有效地防止探测器反弹、滑移和倾覆等现象,在一定倾角与速度范围内探测器能稳定附着于小天体表面。研究成果可为未来小天体探测任务着陆方案设计提供技术支撑。

摘要：文章针对高分辨率遥感卫星的微振动分析,给出了一种结构-控制-光学一体化建模方法:将微振动干扰源模型、整星结构模型、控制系统模型和光学系统模型按照实际的物理联系连接为一个整体,进而预测空间相机在轨微振动的像移响应和干扰源到像移的传递特性。以某遥感卫星为例,将其微振动下的像移响应和传递特性与工程中的其他处理方法的计算结果进行了对比分析。研究结果表明:一体化建模分析方法从原理上更接近卫星在轨实际工作情况,能够给出较为合理的微振动分析结果;其他工程处理方法的分析结果均与一体化建模分析方法有差异,使用时应根据设计和分析的具体目的与条件恰当选择。