现代控制理论概论

现代控制理论与应用A
北京航空航天大学 航空科学与工程学院 2015.9.17
• 课程背景与基本内容
• 航空/临近空间/航天领域的相关应用
• 扩展的相关课程
课程背景与基本内容
现 代 控 21 制 课 理 时 论 基 础
控优 制 化 27 设方 课 计法 时 应 用
现代控制理论与应用B
现代控制理论与应用B
Alpha (deg)
0
20
40 x (km)
60
80
100
0 -5
2.5 2 1.5 1
0
20
40
60
80 time (sec)
100
120
140
160
100
Yaw (deg)
50
Open-loop solution Open-loop simulation Closed-loop guidance 0 20 40 60 80 time (sec) 100 120 140 160
在本课程的基础上，通过国际引智，在2016年春
季学习开设《非线性系统控制》选修课程，请感 兴趣的同学关注选课通知。
1.12
0
20
40
60
上升段最优轨迹欧拉角变化曲线
80 time (sec)
100
120
140
160
1.1 0
上升段最优轨迹油门与攻角变化曲线
吸气式高超声速飞行器
ABHV待优化设计参数定义 参数化ABHV族
HTV-2的飞行动画
飞行过程中的翻转
也许有利于助推器分离
有利于发挥飞行器性能和实现特殊飞行任务
0
20
40
60
80 Time (sec)
100
120
140
160
0 150
Roll (deg)
1.11.14 Open-loop solution Open-loop simulation Closed-loop guidance 20 40 60 80 Time (sec) 100 120 140 160
三维空间最优轨迹
示例2：类X-51A飞行器
最 25 优 24 轨 23 22 迹 21 三 20 维 19 轨 18 迹 300
200
Open-loop solution Open-loop simulation Closed-loop guidance
z (km)
5
Pitch (deg)
100 0 y (km) 3
气动-推进耦合飞行器最优上升轨迹
给定初始状态和终端状态，最省燃料爬升轨迹 给定终端状态质量，最小初始发射质量
相应的最优飞行轨迹是怎样得到的？
回答
三维轨迹与纵向平面内轨迹的区别？ 三维飞行对控制带来什么问题？
控制理论和优化方法是航空科学和技术工程领域
的重要基础，掌握本课程知识将直接有助于在航 空学院各个专业领域的研究工作。
航空/临近空间/航天领域的相关应用
几个实例
可以做很酷的事情
航空航天尖端领域离不开的东西
吸气式高超声速飞行器
2004年美国进行的X-43吸气式高超声速飞行试验 空天飞机一般为采用超音速燃
烧 冲压发动机+火箭发动机 组 合 动力方式。 空天飞机需要将发动机与机身
一体化设计，以构成高度流线
化的整体外形。让前机身成为 发动机吸人空气的压缩器，让 后机身成为发动机排气的喷管。
任务与 使用要求
概念设计与 初步设计
飞行性能与 模型分析 推进/发动机 空气动力学
控制与模型设计与分析流程
轨迹优化!
控制理论方法与 设计在飞行器系 统研发中定位！
HTV-2的飞行动画
X-51A的飞行动画
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