摘要：针对高速飞行器面临的控制问题,分析了知识与数据混合驱动的控制方法的研究必要性,对混合驱动方法的研究进展进行了综述。首先总结了飞行器发展产生的新技术特征,分别对高速飞行器控制中知识驱动方法和数据驱动方法进行了界定及分析,阐述了两类方法的局限性,引出了知识与数据混合驱动的思想;其次根据数据驱动方法在框架中的重要程度和两类方法的结合形式对近年混合驱动的控制方法进行了分类,将其分为基于数据修正的知识驱动控制框架、基于知识补偿的数据驱动控制框架以及知识与数据并联型控制框架,并对各控制框架的内涵和具体研究进行了详细总结;再者,讨论了当前混合驱动的控制方法在工程应用时的若干关键问题;最后从数据利用和拓扑结构设计等角度对混合驱动的控制方法进行了展望。

摘要：针对高超声速变外形飞行器变形带来的参数摄动大、变形过程建模难、外界干扰复杂等大不确定问题,研究了一类可变后掠飞行器建模与姿态控制问题,设计了一种有限时间控制方案。针对变外形飞行器建立了带有变形量的面向姿态控制的三自由度模型,该模型能够反映出变外形飞行器的内在影响。分析了变外形飞行器在典型状态下的气动特征,并给出了连续变形关键气动数据可行处理方案。针对可连续变形的飞行器设计了一套有限时间控制方案,并证明了系统稳定性。进一步考虑控制律中用到的指令微分项,设计了有限时间指令收敛滤波器。利用扩张状态观测器,估计不易测量状态和“综合扰动”。以考虑复杂干扰下的高超声速变外形飞行器为对象进行仿真,结果表明:所设计的控制方案可解决不同变形速率下、存在复合干扰的飞行器姿态控制问题。

摘要：在自动焊接系统中,焊点的识别需要利用辅助激光,但是由于弧光的存在,而且一些金属材料具有反光性,这都会对辅助光的提取造成困难,因而影响到焊点的准确定位.基于此问题,利用反卷积结合特征金字塔网络,提出了基于热力图的焊点识别网络,该网络通过残差卷积神经网络进行提取特征,并利用金字塔策略将不同尺度的特征映射成特征点热力图,根据热力图得到焊点的最终准确位置.最后进行与模版匹配及原始的特征金字塔网络的对比试验.结果表明,该网络在对焊点的识别中比前两者的表现突出,而且鲁棒性较强,对于各种噪声和复杂的干扰具有很强的抵抗力.

摘要：基于“总线+硬件冗余+结构+软件架构”平台定义,提出一种新型高可靠箭载综合电子平台:机外采用航天实时以太网(Aerospace Time⁃Triggered Ethernet,ATTE)总线,机内采用GLINK总线,基于6U⁃VPX模块结构建立了“主控三冗余+执行双冗余”的硬件平台,嵌入基于“火箭云”的实时分区操作系统。对GLINK总线和执行控制电路进行了可靠性设计提升,提出结构一体化高功率散热设计和大质量力学设计方法,研制出新型高可靠综合电子平台样机,性能分析和实测结果表明了新平台的优越性。

摘要：对基于模型的系统工程(MBSE)的发展及其在航天控制中的应用进行了综述。首先阐述了MBSE的定义及其发展过程,介绍了MBSE的三大支柱:建模语言、建模方法和建模工具,对比了主流建模工具的特点。其次,针对MBSE在航天控制中的应用,从控制系统架构设计、控制系统可靠性与安全性分析、控制系统校核和验证三方面对现有研究进行了综述。最后,围绕多领域联合仿真、控制系统数字孪生以及控制系统智能化设计与优化对MBSE在航天控制中的应用前景进行了展望。

摘要：针对航天器姿态跟踪问题,建立了基于误差四元数的姿态控制系统二阶数学模型。基于现代控制理论,通过设计四元数状态反馈控制器对姿态控制系统的极点进行配置,实现航天器姿态的稳定跟踪。仿真结果表明,设计的状态反馈控制器能够实现微型航天器的高精度姿态跟踪控制。

摘要：基于卷积神经网络的景象匹配算法较传统方法具有更高的匹配精度、更好的适应性以及更强的抗干扰能力。但是,该算法有海量的计算与存储需求,导致在边缘端部署存在巨大困难。为了提升计算实时性,文中设计并实现了一种高效的边缘端加速计算方案。在分析算法的计算特性与整体架构的基础上,基于Winograd快速卷积方法,设计了一种面向特征匹配层的专用加速器,并提出了利用专用加速器与深度学习处理器流水线式计算特征匹配层和特征提取网络的整体加速方案。在Xilinx的ZCU102开发板上进行实验发现,专用加速器的峰值算力达到576 GOPS,实际算力达422.08 GOPS,DSP的使用效率达4.5 Ope-ration/clock。加速计算系统的峰值算力达1600 GOPS,将CNN景象匹配算法的吞吐时延降低至157.89 ms。实验结果表明,该加速计算方案能高效利用FPGA的计算资源,实现CNN景象匹配算法的实时计算。

摘要：针对高速飞行器巡航段的速度和高度指令跟踪控制问题,提出了一种基于线性扩张状态观测器的预测滑模控制方法。首先,对飞行器模型进行反馈线性化,在此基础上设计了速度通道和高度通道的跟踪滑模面,利用Taylor展开对跟踪滑模面进行预测;其次,利用优化性能指标推导出预测滑模控制律,使用Lyapunov稳定性理论证明其稳定性,所设计控制律可避免使用不连续切换函数,有效抑制抖振;然后,利用飞行器速度、高度和俯仰角的测量值,设计基于反正切跟踪微分器在线估计飞行器的航迹倾角和攻角;最后,针对带有飞行器状态估计误差以及飞行器参数偏差的动力学系统,将这些内外干扰视为系统“总扰动”,通过线性扩张状态观测器对其进行观测并加以补偿,通过对比仿真验证了所提方法的有效性。

摘要：针对高超声速飞行器带有参数摄动和外界复合干扰的纵向姿态高精度控制问题,提出一种带有观测器的时间设定性能预设控制方案。首先,设计新型性能预设函数用于约束跟踪误差的暂态性能和稳态性能,相比于传统方案,其可保证跟踪误差在设定时间内收敛至设定精度内,且可灵活调整收敛速率。其次,利用误差转换函数对跟踪误差进行无约束转换,通过对转换误差的控制进而使姿态跟踪误差满足预设条件。再者,基于反步法设计纵向姿态通道的攻角子系统虚拟控制指令和角速度子系统实际控制律,通过有限时间扩张状态观测器估计复合扰动,同时采用指令滤波器避免反步法中存在的指令微分项的“计算膨胀”问题。最后,考虑存在参数摄动和时变干扰情形下的飞行器纵向通道姿态系统,通过对比仿真校验所提方法可满足跟踪误差的性能约束。

摘要：针对传统的运载火箭控制系统软件设计模式,本文以姿态控制软件作为研究对象,考虑使用神经网络框架的设计思想建立姿态控制系统软件设计框架,重点讨论了姿态控制算子的设计方法,介绍了姿态控制软件和神经网络框架,讨论了框架在软件开发中的优势并分析了依托神经网络框架建立姿态控制软件框架的要素,阐释了基于本体论的姿态控制算子的建模过程,算子的具体设计以及如何将姿态控制算子嵌入到神经网络框架中。仿真实验验证了本文所设计算子的正确性。