【摘 要】
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本文以具有冗余操纵量的过驱动飞行器作为研究对象,对基于零空间的控制分配算法及其在飞行控制系统设计中的应用进行了研究与分析。本文主要工作如下所述:首先,针对现有的基于零空间的伪逆(PAN,Pseudo-inverse Along the Null-space)控制分配算法存在的问题进行了改进,弱化算法在求解过程中对操纵舵面物理约束符号的要求。主要针对控制分配算法在对超出可达力矩集的期望力矩进行控制分
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本文以具有冗余操纵量的过驱动飞行器作为研究对象，对基于零空间的控制分配算法及其在飞行控制系统设计中的应用进行了研究与分析。本文主要工作如下所述：
首先，针对现有的基于零空间的伪逆(PAN, Pseudo-inverse Along the Null-space)控制分配算法存在的问题进行了改进，弱化算法在求解过程中对操纵舵面物理约束符号的要求。主要针对控制分配算法在对超出可达力矩集的期望力矩进行控制分配时误差较大这一问题，提出了将直接分配法与PAN算法相结合的控制分配策略，使PAN算法在可达力矩集外同样能够保证一定的精度，拓宽了算法的适用范围。
其次，在改进的PAN控制分配算法的基础上，提出一种简单高效时间复杂度低的控制分配策略。提出的控制分配策略通过在求解的过程中引入一个记录向量来记录与期望力矩差向量的二范数最小的控制分配结果，以处理期望力矩不可达时的控制分配问题，并通过限制算法的最大迭代次数来降低算法的时间复杂度。与此同时，针对期望力矩不可达情况设计了积分滑模伪控制器，以处理因期望力矩不可达所导致的不确定项，最终实现系统动态性能的优化。
最后，以PAN算法为基础，研究了有效的、考虑操纵量约束的控制分配算法给系统所带来的影响。在所设计的控制策略中将操纵量物理约束的控制分配给系统带来的干扰分为匹配不确定项与非匹配不确定项，并分别设计积分滑模控制器(ISMC, Integral Sliding Mode Controller)及基于李雅普诺夫直接法的鲁棒控制器对两种不确定项进行处理。同时，采用小增益定理确保在操纵面出现故障的情况下系统的稳定性。
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