无人机自主控制系统理论与方法

　　无人机自主控制技术是表征无人机系统特征的重要技术，《无人机自主控制系统理论与方法》的宗旨是助力我国科研人员和青年学者以国际先进水平为起点，开展我国无人机自主控制技术的自主研究、开发和原始创新。《无人机自主控制系统理论与方法》关注无人机自主控制技术的重要研究内容的理论和方法，内容涵盖：无人机自主控制等级、架构和功能，无人机建模与控制，无人机故障检测、诊断与重构，无人机对环境和态势的自主感知与评估，基于态势感知的无人机自主决策，无人机自主进场着陆导航，无人机航路规划与实时重规划，多无人机协同控制，以及无人机互操作与分布式异步通信协调控制。

　　陈宗基，1943年生，上海市人，男，汉族，英国曼彻斯特大学博士，教授，博士导师。1966年毕业于北京航空学院自动控制系；1966年至1974年在延安无线电总厂任工人及技术员；1974年至1978年在陕西省电子研究所任技术员；1978年至1979年在北京航空学院自动控制系攻读研究生，1979年至1980年在英国曼彻斯特大学攻读硕士学位，1980年至1983年在英国曼彻斯特大学攻读博士学位；1983年至今在北京航空航天大学自动控制系任讲师、副教授、教授；1991年至今任导航、制导与控制学科博士导师。现任“飞行器控制一体化技术”国防科技重点实验室名誉主任、“大型民机飞行控制系统仿真技术”国家重点实验室专家、“火力控制技术”国防科技重点实验室专家。曾任北京航空航天大学研究生院院长；北京航空航天大学导航、制导与控制学科带头人及责任教授；“飞行器控制一体化技术”国防科技重点实验室主任；校学术委员会常务副主任、校学位委员会副主任。曾任国务院学科评议专家（控制科学与工程学科），原总装备部飞机总体专业组专家，863-705专家，中国系统仿真学会常务副理事长。在飞行控制系统设计、适应性控制系统、自主控制系统、容错控制系统、先进仿真技术等方面研究成果较显著。曾获国家教育成果一等奖一项、二等奖一项，北京市教育成果一等奖一项，部级科技进步一等奖一项，二等奖四项，三等奖四项。1997年由国家人事部授予中青年有突出贡献专家，2010年获全国优秀科技工作者荣誉称号。发表国内外期刊论文120多篇，国内外学术会议论文70多篇，其中SCI、EI收录论文80多篇。周锐，1968年8月出生，男，汉族，现任北京航空航天大学教授，博士生导师。1987年至1997年于哈尔滨工业大学航天学院分别获得学士、硕士和博士学位。1997年至1999年于北京航空航天大学从事博士后研究工作，1999年至今任职于北京航空航天大学自动化学院。近年来主要研究领域为：无人机自主控制，任务规划，精确制导，信息融合，多飞行器协同控制与协同制导等。曾先后承担或参与国家973项目、国家863项目、总装预研项目、国家自然科学基金等科研项目，发表学术论文数十篇，SCI收录论文近20篇。张平，1950年6月出生，女，汉族，北京航空航天大学教授，工学博士，博士生导师。曾任中国航空学会自动控制专业委员会委员、航空学会高级会员、“系统仿真学报”编委、系统仿真学会会员等。1987年至1988年，在联邦德国斯图加特大学、联邦军队大学做访问学者，1992年至1993年在日本东京大学生产技术研究所任外国人协力研究员。出版多本专著，发表飞行控制领域相关论文数十篇。

1 绪论
1．1 人类的智能控制能力
1．2 无人机的自主等级
1．3 自主级别与感知及通信能力
1．3．1 态势感知与评估能力
1．3．2 信息的互联互通能力
1．4 自主级别与任务复杂性
1．5 无人机自主控制级别探讨
1．5．1 建议无人机自主控制等级
1．5．2 建议无人机自主控制等级的技术内涵
1．6 无人机自主控制系统的架构
1．6．1 自主控制系统结构
1．6．2 自主控制系统功能模块组成
1．7 无人机自主控制等级的评估方法
1．7．1 1级-遥引导
1．7．2 2级-实时故障诊断
1．7．3 3级-故障自修复和飞行条件自适应
1．7．4 4级-机载航路重规划
1．7．5 5级-多机协同
1．7．6 6级-多机战术重规划
1．7．7 7级-机群战略重规划
1．7．8 8级-全自主集群
1．8 无人机自主控制面临的挑战
1．8．1 无人机的高智能自主控制
1．8．2 信息化环境下的无人机控制
1．8．3 无人机系统的软件可靠性及其评估与确认
1．9 结语
参考文献
2 无人机建模与控制
2．1 无人机建模
2．1．1 无人机非线性建模
2．1．2 飞翼布局无人机的建模与特性分析
2．2 无人机姿态控制与常规模态控制律设计
2．2．1 长航时无人机的飞行任务及飞行阶段
2．2．2 长航时无人机的飞行任务模态
2．2．3 长航时无人机多模态控制律设计
2．3 无人机多操纵面控制分配
2．3．1 控制分配问题的提出
2．3．2 控制分配问题的数学描述
2．3．3 控制分配方法
2．3．4 逐步饱和伪逆法
2．3．5 基于逐步饱和伪逆法的多目标优化
2．4 无人机制导控制器设计
2．4．1 姿态控制器设计
2．4．2 逆动力学前馈制导控制律设计
2．4．3 基于模糊控制的反馈控制器设计
2．4．4 仿真验证
2．5 无人机飞行/推进综合控制技术
……
3 无人机飞控系统的故障检测、诊断与重构
4 无人机对环境和态势的自主感知与评估
5 基于态势感知的无人机自主决策
6 无人机自主进场着陆导航
7 无人机航路规划与实时重规划
8 多无人机协同控制
9 无人机互操作与分布式异步通信协调控制
索引