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。

针对空天飞行器再入段姿态控制问题,根据神经网络、滑模控制理论和控制分配技术,提出了一种有限时间复合控制策略。首先,根据空天飞行器再入段姿态模型设计了一种有限时间收敛的神经网络滑模控制器,得到使姿态角误差有限时间收敛的虚拟控制力矩。其次,采用控制分配技术将期望控制力矩映射到气动舵面和反推力系统。最后,通过对直接力/气动力复合控制的空天飞行器的仿真研究,验证了所提出复合控制策略的有效性。

研究了具有结构不确定性和干扰攻击的网络系统的有限时间控制问题。通过构造一个新的增广Lyapunov函数,研究了系统有限时间稳定的充分条件。通过引入线性矩阵不等式方法,将充分条件归结为一个依赖于网络诱导时延和外部干扰界的可行性问题。然后,提出了状态反馈控制器的设计策略,使网络系统更适合工程实际。数值算例说明了该方法的有效性。

针对阀控缸系统稳态跟踪误差的收敛时间均为非有限时间内收敛到0的问题,提出了一种终端滑模控制方法。解决了液压系统非有限时间收敛问题,使得跟踪误差在有限时间内收敛到0。首先,运用终端滑模控制方法通过构造终端函数方式引入非线性项,设计终端滑模面来保证系统的全局鲁棒性和稳定性;其次,基于Lyapunov稳定性理论设计终端滑模控制器,保证位置跟踪误差在有限时间内收敛到0并验证其稳定性;最后,利用阀控缸系统模型以正弦信号及其衍生信号为参考信号对控制策略进行Simulink仿真,表明了终端滑模控制方法的可行性与有效性。