摘要：针对姿态角受约束的重复使用运载器(RLV)再入段姿态跟踪控制问题,提出了一种基于障碍变换的预设时间控制方法。首先建立了面向控制系统设计的RLV动力学模型,设计障碍函数对动力学模型中受约束的状态量进行变换,得到等价无约束变量及控制模型;然后针对变换后控制模型,基于反步法思想设计了预设时间控制律,采用指令滤波器避免微分膨胀问题,并引入RBF网络对再入过程中RLV所受不确定扰动进行了补偿。Lyapunov方法证明了姿态跟踪误差可在预设时间内收敛至原点附近邻域,且姿态角满足时变约束。数值仿真验证了所提方法可保证姿态角满足约束,实现姿态跟踪误差预设时间收敛,且具有更佳的跟踪控制性能。

摘要：为解决火星大气进入末端高度最大化问题,提出Legendre伪谱凸优化(LPCP)方法进行求解。首先以纵向航程角为自变量建立火星进入模型,从而将末端时间自由问题转化为末端纵向航程角固定问题,避免优化末端时间;同时相比基于能量的模型,不必已知末端高度和速度,因此可以求解末端高度最大化问题。然后将状态微分方程在Legendre-Gauss-Lobatto(LGL)配点处离散,将微分方程转化为代数等式约束,并通过一阶泰勒展开凸化过程约束。最后,采用基于虚拟控制技术的凸优化算法迭代求解上述凸优化问题。数值仿真结果表明,相比自适应伪谱法和一般序列凸优化方法,提出的LPCP算法在保证最优性的同时计算效率更高。

摘要：可重复使用飞行器是目前航天领域的研究热点,而对于高速再入飞行器在再入大气层时,获得准确的迎角、侧滑角和动压等飞行参数对于控制稳定具有至关重要的作用。传统的外伸式空速管和迎角/侧滑角传感系统在高速状态下会下会引发一系列结构和防热问题,且无法适用于大迎角飞行状态。针对上述问题,设计了嵌入式大气数据系统(Flush air data system,FADS)。FADS以嵌入在机身表面的多测压孔压力信息测量为基础,结合压力分布模型进行大气参数的求解。分别通过试验室试验对FADS算法的正确性以及风洞试验对FADS全系统的适应性进行了验证。试验结果可以有效地对FADS的性能进行评估。

摘要：针对高超声速飞行器纵向通道跟踪控制问题,提出一种无需对虚拟控制量进行在线求导的新型backstepping控制方法。首先将飞行器动力学模型划分为速度子系统和航迹倾角子系统,然后采用backstepping方法设计航迹倾角子系统控制器,利用高阶微分器技术直接设计虚拟控制量一阶导数的控制律,这样即避免了现有backstepping方法中求取虚拟控制量一阶导数时存在的“复杂性爆炸”问题,同时能够简化控制器结构,减少待设计控制器参数数目。另外,采用跟踪微分器技术设计了不确定项观测器以实现对模型中各类不确定项的估计,进而提高控制器的跟踪精度。最后,采用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性,并通过对比仿真实验验证所提方法的有效性。

摘要：针对类火箭飞行器进行了基于深度确定性策略梯度(DDPG)算法的姿态控制研究,完成了算法设计和智能体训练,并进行了仿真与飞行试验。基于飞行器六自由度模型搭建飞行模拟器,针对悬停模式,以多拍姿态角跟踪误差以及姿态角速度作为智能体可观测的状态,控制指令作为智能体动作,设计了含有跟踪误差、控制指令变化量以及一次性奖励的回报函数,在模拟器中训练智能体并完成了从仿真环境到真实系统的迁移。研究中未按传统设计流程对飞行器模型进行通道分解等简化,轻量化神经网络形式的智能体仅通过与模拟器交互的形式学习姿态控制策略,智能体在仿真和飞行试验中都展现出了良好性能。

摘要：为适应新一代运载火箭电气设备数字化、智能化的发展,提出了基于嵌入式实时操作系统的飞行控制软件多任务设计方法。设计了飞行控制、数据管理、精确关机等任务,根据实时性要求设置了相应任务的优先级;设计了飞行控制任务在三冗余处理器中一致性运算的机制;提出了控制周期内多任务共用临界资源的约束性要求作为冗余同步运行的余量指标。本文设计的多任务已在新一代中型运载火箭飞行试验中得到验证。

摘要：航天软件产品日益复杂并且在系统中所占比重越来越大,可靠性越来越受到关注。特别是载人航天任务对航天软件的可靠性提出了更高的要求,要求软件设计必需在保证功能性能正确的基础上,把可靠性措施落实到位,来避免各种存在于软硬件中的缺陷引发故障,最终导致任务失败。从程序设计和数据设计两个角度,来描述载人航天工程高可靠嵌入式软件的一些技术方法。

摘要：针对一类考虑模型非仿射特性和执行机构饱和特性的高超声速飞行器轨迹跟踪控制问题,提出一种基于backstepping的输出反馈非线性控制方法.考虑执行机构故障激发的未知非线性动态,建立了非仿射形式飞行器模型.为解决实际工程应用中存在的气流角测量值难以使用的问题,利用高度和速度测量值以及高阶微分器设计了航迹倾角在线估计方法.基于跟踪微分器设计了模型干扰项的估计方法,并解决了backstepping方法应用中存在的“微分项爆炸”问题.引入辅助系统降低控制量饱和带来的不利影响.基于Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性.最后,通过对比仿真实验验证了所提方法的有效性.

摘要：针对一类高速可变形飞行器(HMFV)的变形决策问题,提出一种基于深度确定性策略算法(DDPG)下考虑综合性能指标最优的智能变形决策方法。首先,以一类后掠角可连续变化的高速飞行器为研究对象,给出变形飞行器动力学模型,分析模型特性及变形量与关键气动参数之间的定性关系。其次,基于关键气动数据特征分析,考虑包含气动性能、控制误差在内的综合性能指标,设计一种基于DDPG算法的智能变形决策方案。再者,针对带有标称控制器的HMFV进行变形决策训练,实时获得滑翔过程中不同飞行状态下的最优构型。最后,仿真结果表明所设计的智能变形决策算法收敛效果好,且具备较好的泛化性能。相比于固定外形,可通过变形使得在不同状态下的升阻比保持最优,且与考虑单一决策指标相比,考虑综合指标最优的变形决策可进一步缩小姿态动态跟踪误差。

摘要：针对传统的显控软件研制方法在时间性能上的不足,进行全面分析并定位症结,提出一种使用UI资源的显控软件快速实现方法,设计实现航天订制的“所见即所得”界面设计工具AutoDesigner,通用化交互逻辑执行框架AutoUI和界面接口测试工具UiTestSender,开展基于UI资源的显控软件架构设计,并验证显控软件快速实现方法的实践效果。工程实践验证表明该方法能大幅缩短显控软件研制时间,助力航天软件研制降本增效。