近空间飞行器结构/气动/飞行集成一体化飞控系统的强鲁棒自适应稳定控制研究

近空间飞行器是争夺制空权的有力武器，对于它的核心技术之一的飞控系统，因为他的飞行空域和飞行速度变化范围特大，单独的飞控系统不能适应他的控制要求，必须将飞行器结构、气动力与飞行控制结合成一体化飞控系统进行控制，因而 十分复杂。本项目以飞行环境和状态信息自主获取为先导，以可变机翼结构控制、气动力控制与飞行控制的一体化飞控系统为主要研究对象，以多目标、多模态具有强鲁棒自适应稳定控制能力的系统控制为出发点，以时变快速终端滑模控制，多目标动态神经网络动态逆和神经网络多目标预测控制，多模型柔性切换鲁棒控制和干扰观测器等控制方法为手段，研究飞行器可变翼结构控制与飞行控制和飞行与推力控制的一体化智能自主飞控系统的设计与仿真，使系统具有强鲁棒稳定控制性能和强抗行星波、重力波干扰的能力，为近空间飞行器的集成飞行控制系统设计提供可行的控制设计理论与方法。

择 要..本项目以NSV飞行运动控制为研究对象，经过三年多的研究，取得了突出的成绩和创新，主要有：（1）提出了一个基础，一个中心和五个协调的飞行控制设计原则，即姿态运动控制是基础；重心运动控制是中心;实现理想的重心运动轨迹必须以协调控制为手段，即利用姿态控制之间、姿态和重心控制之间；姿态、重心和发动机推力矢量大小方向控制之间制；姿态、重心与机翼结构的可变后掠角变化之间；各个操纵舵面之间的协调控制。协调控制的目的是获得理想的作战飞行轨迹，并尽可能降低耦合的不利影响，提高飞行性能和发动机工作的鲁棒稳定性，同时，使控制能量消耗最小。（2）在上述原则下，提出了创新的和改进的飞行姿态鲁棒控制理论和控制方法，其中有：基于模糊干扰观测器的飞行姿态抗干扰自适应动态滑模控制；基于改进高阶滑模微分器的飞行姿态动态滑模控制；基于一种新型单向滑模控制理论、方法和飞行姿态的鲁棒控制；基于Terminal单向滑模的NSV姿态鲁棒控制等。这其中以新型单向滑模控制理论、方法以及基于Terminal单向滑模的飞行姿态鲁棒控制是突出的创新，它提出实现无抖振滑模控制的理论和方法，并成功地应用到NSV的飞行姿态和重心运动的控制中，使控制性能和鲁棒性优于其他控制方法。（3）同时，提出了多种协调控制方法，实现了飞行器重心机动的协调控制，降低了耦合的不利影响，提高了飞行性能和鲁棒稳定性，以及发动机工作的稳定性。其中有：利用基于T-S模糊多模型软切换控制实现飞行器可变机翼后掠角的结构/气动/飞行一体化协调控制；利用基于模糊观测器的非线性多模型鲁棒自适应切换控制实现干扰条件下飞行器可变机翼后掠角的结构/气动/飞行一体化协调控制；利用滑模控制方法和干扰观测器实现飞行器机动转弯的协调控制；基于单向滑模的NSV协调转弯鲁棒飞行控制以及基于二阶滑模干扰观测器干扰补偿的重心轨迹协调转弯鲁棒控制等。（4）提出了结合无抖振滑模控制、Terminal单向滑模控制、改进的高阶滑模控制等方法设计的干扰观测器，实现了强抗干扰和强鲁棒控制的作用。本项目获得发明专利三项，受权两项，受理一项。出版专著一本，培养获得博士学位的研究生10人，获得校优秀学位论文2人，发表学术论文35篇，其中SCI检索7篇，EI检索27篇.