Page 57 - 当代控制理论及应用技术概论

第二章 飞行器控制研究

风载荷控制、自主制导控制技术的验证和检验等。
（二）轨道返回与大气层高超声速多约束制导技术
空天飞行器返回过程中跨越了真空、稀薄、稠密大气层三个阶段，且必须
满足各种复杂的过程约束、终端约束条件， 这要求制导系统应具有良好鲁棒性、
自主性和自适应能力。此外， 还需要解决轨道快速再入、多约束条件下的大范

围横向机动飞行制导问题。
关键技术包括： 天基离轨制动返回轨道规划与制导、大范围横向机动与规
避飞行制导、末端能量管理制导等。

（三）空天一体全速域复杂结构飞行器姿态控制技术
空天飞行器需要满足多任务、多工作模式、大范围机动的需求， 其在大范
围机动飞行条件下存在大量的外界干扰和内部参数不确定， 为满足变轨和离轨
所需的高精度姿态要求， 实现空天一体全速域飞行， 需解决姿态系统的多输入、
高精度、强耦合、不确定控制问题。

关键技术包括：基于随控气动布局的姿态控制、解耦与协调控制技术、抗
失控敏感控制技术、耦合增稳控制技术等。
要控制飞行器的姿态，就是要控制使飞行器三个姿态角发生变化的力矩大小。

飞行器的姿态模型可以认为是一类不确定 MIMO 仿射非线性系统，如下式所示：

式中，x、y、z 下标表示空间飞行器的三个主轴方向；I 表示相对于飞行器
质心的惯量矩，设飞行器是主轴对称的，则惯量积可以忽略； 表示飞行器相对

于惯性空间的角速度 ;M 表示控制力矩； 分别是飞行器的欧拉角。控制了
M 的大小，就可以控制飞行器按我们期望的轨迹运动。M 由飞行器上的执行机构
产生，常见的有空气舵、推力矢量发动机、反作用飞轮、喷气执行机构或由其它
环境力执行机构。
（四）冗余、重构飞行控制技术

空天飞行器对控制设备结构外形、安装空间、重量、及其在多种环境下的

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