国内外“航天器最优控制”课程建设的比较研究

最优控制是航天控制领域的基础学科，近年来随着控制理论的进步得到极大发展。“航天器最优控制”课程是航空宇航专业研究生及相关专业本科生的专业课，主要让学生了解和掌握最优控制理论在航天飞行器轨道设计、制导与控制方面等方面的应用并结合科研进行实践。文中主要对国内外院校航天器最优控制课程的开课情况进行比较分析，（主要以北京大学、清华大学、西安交通大学、上海交通大学、南京航空航天大学、美国海军军官学校、日本防卫大学等为比较研究对象）总结我校课程特点并指导课程发展方向。     

嫦娥三号软着陆轨道与最优控制器设计

以软着陆于地形较为复杂的月球预定区域为背景,研究了高速运行嫦娥三号的着陆轨道与控制策略的设计问题。以燃料消耗最省为设计指标,根据Pontryagin极大值原理,给出了耗损燃料的最优推力方案,设计了相应的着陆轨道和六个阶段的最优控制器,结合迭代法进行各个阶段的模拟仿真,最后对误差和敏感性进行详细的分析。     

基于最大熵原理的人口预测模型的最优控制

本文提出一种基于最大信息熵的人口预测模型,该模型以熵函数作为目标函数,以已知数据的各阶统计距作为约束条件,通过最大化熵来预测人口的发展状况.并通过现有数据,对我国未来人口分布做了相应的预测.     

飞船软着陆轨道设计与控制策略

本文主要针对嫦娥三号软着陆问题进行了分析,在忽略月球自转和其他天体引力的影响等假设下,根据开普勒定律,能量守恒定律,应用常推力月球软着陆轨道优化方法,分别建立了空间位置模型,能量守恒模型,动力学模型,仿真模型,燃料消耗优化模型,运用进行微分方程求解、运动轨道仿真、图像处理,对问题进行了高精度求解。     

开关磁阻发电机效率最优控制研究

针对开关磁阻发电机效率最优控制问题,以六相12/10开关磁阻发电机为研究对象,建立非线性简化数学模型,分析损耗,采用最小化相电流有效值方式来最小化电机主要损耗,即铜耗。应用Matlab构建构建仿真模型,给出开通角、关断角、相电流有效值三维仿真波形,从中获取最小相电流有效值、最小铜耗、效率最优的开通角关断角组合,同时在实验平台上验证效率最优激励参数。仿真与实验表明,控制策略是可行的,同时该方法简单可靠、易于在实际系统实现。     

基于状态反馈的二阶液位系统最优控制方案研究

针对二阶液位系统具有时变、滞后和非线性的特点,以及传统的PID控制不能满足系统高性能控制要求的问题,基于现代控制理论的状态空间分析法,采用极点配置设计和最优控制理论所得到的稳态和动态性能指标得到显著改善,并通过应用MATLAB对系统的稳态性能和动态性能指标与传统PID控制、串级PID进行仿真分析,证明基于状态反馈的最优控制方法在二阶液位控制系统中具有很好的应用效果.     

基于遗传算法的倒立摆实验系统最优控制器

针对倒立摆系统建模过程中引入的建模误差,提出了一种基于遗传算法的最优控制器设计方法。采用遗传算法优化二次型加权阵时,首先将所关注的系统时域性能指标表示为函数形式,再将遗传算法的适应度函数设计为系统参数为标称值和参数误差达到上、下界时,时域指标函数的和。通过这一过程求得的最优控制器,平衡了系统时域性能和对建模误差的鲁棒性。仿真结果表明,控制器对标称模型的控制效果满足时域设计要求。同时,对存在建模误差的对象也能获得良好的时域响应。与其他基于遗传算法的最优控制器相比,控制器设计之初便考虑到建模误差,提高了最优控制器对建模误差的适应性和鲁棒性。