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航天/航空航天飞行器先进制导与控制算法综述
在过去的几十年里，航天/航空航天飞行器的先进制导与控制 (G&C) 系统的设计受到了全世界的广泛关注，并将继续成为航空航天工业的主要关注点。毫不奇怪，由于存在各种模型不确定性和环境干扰，基于鲁棒和随机控制的方法在 G&C 系统设计中发挥了关键作用，并且已经成功构建了许多有效的算法来制导和操纵航天/航空航天飞行器的运动。除了这些面向稳定性理论的技术外，近年来，我们还看到一种日益增长的趋势，即设计基于优化理论和人工智能 (AI) 的航天/航空航天飞行器控制器，以满足对更好系统性能日益增长的需求。相关研究表明，这些新开发的策略可以从应用的角度带来许多好处，它们可以被视为驱动机载决策系统。本文系统地介绍了能够为航天/航空航天飞行器生成可靠制导和控制命令的最先进的算法。本文首先简要概述了航天/航空航天飞行器的制导和控制问题。随后，讨论了有关基于稳定性理论的 G&C 方法的大量学术著作。回顾并讨论了这些方法中固有的一些潜在问题和挑战。然后，概述了各种最近开发的基于优化理论的方法，这些方法能够产生最佳制导和控制命令，包括基于动态规划的方法、基于模型预测控制的方法和其他增强版本。还讨论了应用这些方法的关键方面，例如它们的主要优势和固有挑战。随后，特别关注最近探索 AI 技术在飞行器系统最佳控制方面的可能用途的尝试。讨论的重点说明了航天/航空航天飞行器控制问题如何从这些 AI 模型中受益。最后，总结了一些实际实施考虑因素以及一些未来的研究主题。
一种新型动力冲压空气翼伞制导算法...
Calise 和 Preston [1] 开发了一种近似校正制导命令以消除风的影响的方法。分析表明，风对制导回路稳定性的影响相当于在大多数飞行条件下增加制导回路增益，甚至在风速超过飞行器空速时会导致回路增益符号反转。Luders 等人 [2] 提出了一种在线稳健轨迹规划，以在风不确定的情况下执行防撞和精确着陆。显式实时风建模和分类用于预测未来的干扰，采样技术确保有效保持对可能变化的稳健性。其他大多数工作 [3-6] 寻求稳健的翼伞终端制导，以便在各种风干扰下准确和迎风着陆。
固定翼无人机精确自动起降制导与控制律设计
本文介绍了一种固定翼无人机自动起飞和着陆控制系统 (ATOLS)。我们提出了一种制导和控制系统，以满足使用拦阻索进行高精度着陆的要求。对于轨迹跟踪，推导了基于视线 (LOS) 的纵向和横向制导律。对于内环控制器的设计，直接从飞行数据中识别线性模型。为了在起飞和着陆期间飞行状态发生变化的情况下保持控制性能的一致性，线性基线控制器增强了使用 L 1 自适应控制理论设计的补偿器，从而无需进行传统的增益调度。所提出的控制系统在带有拦阻钩的 Cessna UAV 上实施以进行验证。所提出的起降系统在一系列全尺寸航母模型试飞中表现出了稳定的性能。
制导弹药和作战网络的六十年发展历程 - CSBA
当我在 2006 年初收到手稿时，很快就清楚地认识到需要进行大量重组。最后，五个章节中的三个实际上是从头开始重写的，其他两章中的大多数案例研究也经过了大量修改。与鲍勃·沃克的讨论之所以如此有价值，是因为他从数年观察和参与 ONA 赞助的战争游戏（尤其是未来战争 20XX 和战略挑战系列游戏）中获得了经验。这些游戏探索了 2025 年期间在一系列场景中未来的美国军队结构。事实证明，我此时在制导弹药案例研究中看到的模式与沃克在许多 20XX 和战略挑战游戏中看到的模式产生了共鸣。在为什么一些作战社区成为制导弹药和战斗网络的早期采用者的因果解释这个关键问题上，鲍勃实际上在看到更深层次的模式方面领先我一步或两步。
制导弹药和作战网络的六十年发展历程 - CSBA
当我在 2006 年初收到手稿时，很快就清楚地认识到需要进行大量重组。最后，五个章节中的三个实际上是从头开始重写的，其他两章中的大多数案例研究也经过了大量修改。与鲍勃·沃克的讨论之所以如此有价值，是因为他从数年观察和参与 ONA 赞助的战争游戏（尤其是未来战争 20XX 和战略挑战系列游戏）中获得了经验。这些游戏探索了 2025 年期间在一系列场景中未来的美国军队结构。事实证明，我此时在制导弹药案例研究中看到的模式与沃克在许多 20XX 和战略挑战游戏中看到的模式产生了共鸣。在为什么一些作战社区成为制导弹药和战斗网络的早期采用者的因果解释这个关键问题上，鲍勃实际上在看到更深层次的模式方面领先我一步或两步。
可重复使用运载火箭下降与精确着陆的先进制导与鲁棒控制耦合
摘要：本文研究了连续凸优化制导与鲁棒结构化 H ∞ 控制的耦合，用于可重复使用运载火箭 (RLV) 的下降和精确着陆。更具体地说，该制导和控制 (G&C) 系统预计将集成到非线性六自由度 RLV 控制动力学模拟器中，该模拟器涵盖配备推力矢量控制系统和可操纵平面翼的第一级火箭的气动和动力下降阶段，直到垂直着陆。进行了成本函数策略分析，以找出最有效的闭环实现方法，其中包括鲁棒控制系统和所涉及的运载火箭飞行力学。此外，还详细介绍了通过结构化 H ∞ 进行控制器合成。后者是在下降轨迹的不同点使用比例-积分-微分 (PID) 类结构构建的，并对姿态角、速率和横向体速度进行反馈。通过上述模拟器的线性分析和非线性情况验证了该架构，并通过在正常条件下以及存在扰动的情况下与基线系统比较性能和稳健性来验证 G&C 方法。总体结果表明，所提出的 G&C 系统是可重复使用发射器真实下降飞行和精确着陆阶段的相关候选系统。
制导弹药和作战网络的六十年发展历程 - CSBA
当我在 2006 年初收到手稿时，很快就清楚地认识到需要进行大量重组。最后，五个章节中的三个实际上是从头开始重写的，其他两章中的大多数案例研究也经过了大量修改。与鲍勃·沃克的讨论之所以如此有价值，是因为他从数年观察和参与 ONA 赞助的战争游戏（尤其是未来战争 20XX 和战略挑战系列游戏）中获得了经验。这些游戏探索了 2025 年期间在一系列场景中未来的美国军队结构。事实证明，我此时在制导弹药案例研究中看到的模式与沃克在许多 20XX 和战略挑战游戏中看到的模式产生了共鸣。在为什么一些作战社区成为制导弹药和战斗网络的早期采用者的因果解释这个关键问题上，鲍勃实际上在看到更深层次的模式方面领先我一步或两步。
制导弹药和作战网络的六十年发展历程 - CSBA
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协同任务期间无人异构飞行器的制导导航和控制解决方案
4. 使用基于模型的观测器实现小型直升机的自主飞行. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 4.7. 建模改进，滤波器设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .......................................................................................................................................................................................106
