空天飞机是争夺制天权的有力武器,它具有发射成本低,起飞准备周期短,军事应变能力强等优点。对于它的核心技术之一的飞控系统,因为空天飞机飞行空域和飞行速度变化范围特大,控制系统十分复杂。本项目以飞行环境和状态信息自主获取为先导,以研究多目标、多模态具有智能自主控制能力的系统结构为出发点,以多目标神经网络动态逆和神经网络多目标预测控制为手段,研究自主式智能飞控系统的构成、设计与仿真,使系统具有强稳定、强鲁棒自适应控制性能。研究结果以具有科学性和可视性的三维动画仿真进行验证。
空天飞行器是面向近空间(Near Space)的下一代先进的航空航天器,具有极其重要的民用和军事价值。其在运行中表现出多任务、多工作模式、大范围高速机动等特点,使得飞行控制系统设计成为一项极具挑战性的研究课题。围绕这一问题,开展了四个相关方向的研究。(1)首先,结合空天飞行器的飞行特点,建立起完整的6自由度12状态变量的空天飞行器数学模型。该模型在一定程度上体现高超声速飞行器的特点。(2)其次,针对空天飞行器必须具有足够自主运行能力的需求,提出基于多智能体的自主控制系统的体系结构,并对整个系统做出了详尽分析。(3)为了解决空天飞行器不确定性和控制性能要求高之间的矛盾,提出和采用了多种理论和方法进行了探讨,较好地实现了空天飞行器的高精度、强鲁棒自适应控制问题。(4)然后,开展了复杂非线性系统平稳控制的理论和方法研究。重点研究了空天飞行器多模型控制策略的平稳切换和大攻角飞行状态下尾旋的避免及产生尾旋后的改出。课题所做的工作已超出原申请书原定的任务,完成质量也比较高,三年来共发表核心杂志以上的学术论文77篇,学术著作两本,其中SCI和EI检索共60篇,均注有国家自然基金资助号。