2020 年度拟提名陕西省自然科学奖项目公示内容

2020年度拟提名陕西省自然科学奖项目公示内容一、项目名称高超声速飞行动力学分析与控制及应用研究二、提名者及提名意见提名者：陕西省教育厅提名意见：相关研究针对高超声速飞行动力学分析与控制方法，开展了不确定影响、执行器特性等情形下的研究，提升了飞行器的自适应控制性能，，有重要的学术价值和理论意义。该成果得到国内外多位IEEEFellow、杰青长江的关注和评价。三、项目简介高超声速飞行器作为一种新型空天载运工具，使紧急情况下实现“全球到达、全球作战”成为可能。在高超声速飞行条件下，很难获得丰富的实验数据，加之工作环境变化大和独特的机身一体化结构，高超声速飞行器的动力学方程具有高度非线性、不稳定、多变量耦合以及气动参数不确定等特点。围绕高超声速飞行动力学分析、控制及其应用问题进行了深入的研究。主要科学发现如下：针对高超声速飞行器存在的环境未知以及外界扰动，引入内部学习性能评价提出了内外部结合的复合学习控制方法，突破已有设计框架实现不确定影响下的高精度姿态控制。针对高超声速飞行器存在的静不稳定特性，提出了基于新型切换机制的高超声速飞行器鲁棒自适应控制方法，实现逼近域外以及逼近域内协调控制，提升了飞行控制系统的性能。针对执行器非线性带来的系统失稳与控制偏差，给出了调整机制保证了系统稳定性，提出基于时变增益补偿的自适应控制方法，使得期望控制信号有效执行实现了系统协调控制。项目重点从高超声速飞行器复杂飞行动力学出发，将智能自适应的控制方法引入控制系统设计当中，能够在各种参数和结构的扰动、突变作用下，确保飞行稳定性和机动性的协调，以达到预期的任务要求。相关研究丰富完善了飞行动力学分析与控制方法，增强了高超声速飞行器飞行性能，具有重要科学意义与价值。相关成果获得国内外多位学者的正面评价。四、客观评价美国密苏里大学SarangapaniJagannathan(IEEEFellow)，浙大孙优贤院士在IEEETransactionsonCybernetics(TCYB)(2018,48(7):2001-2011)评价文献[8](代表性论文1)：基于在线更新权重的自适应控制器与鲁棒方法结合在高动态系统中取得更好(better)性能。台湾中国文化大学Jeng-TzeHuang教授在IEEETransactionsonNeuralNetworksandLearningSystems(2018,29(4):1095-1107)描述：特别的是(Noticeably)全局智能控制可通过多切换方法实现，文献[26](代表性论文1)将此方法用于高超声速飞行器控制。香港城市大学JunWang教授(TCYB主编,IEEEFellow)在IEEETransactionsonControlSystemsTechnology(2018,26(3):1083-1090)评价[49](代表性论文2):“首次”(first)提出“新颖的”(novel)复合学习方法，用以“提升”(improve)神经网络学习精度，并在IEEE/ASMETrans.onMechatronics(2017,22(2):1026-1036)直接采用[46(]代表性论文2)提出的自适应学习方法进行设计。澳大利亚阿德莱德大学PengShi教授(IEEEFellow)在TCYB(2017,47(9):2568-2578)评价[27](代表性论文2)：“强有力"(powerful1)方法，“有趣"(interesting)工作。美国弗吉尼亚大学GangTao教授(IEEEFellow)在NonlinearDynamics(2018,92(3),1299-1315)评价文献[16](代表性论文4)：针对存在死区输入非线性(deadzoneinputnonlinearity)的高超声速飞行器设计鲁棒自适应控制器；伊利诺伊大学芝加哥分校DerongLiu教授(TNNLS前主编，IEEEFellow)在TNNLS(2018,29(4):993-1005)评价：Xu[13](代表性论文4)利用神经网络构造“强有力的"(powerful)自适应系统，处理死区输入(dead-zoneinput)重要工作(significantly)。五、代表性论文专著目录（不超过8篇，其中代表作论文不超过5篇）序号论文专著名称刊名作者年卷页码（XX年xx卷XX页）发表时间通讯作者第作者国内作者他引总次数检索数据库知识产权是否归国内所有1Globalneuraldynamicsurfacetrackingcontrolofstrict-feedbacksystemswithapplicationtohypersonicflightvehicle(ESI高被引论文，ESI热点论文)IEEETransactionsonNeuralNetworksandLearningSystemsBinXu,ChenguangYang,YongpingPan2015,26(10):2563-2575201508-07BinXuBinXu许斌156WebofScience核心合集是2Compositeneuraldynamicsurfacecontrolofaclassofuncertainnonlinearsystemsinstrict-feedbackform(ESI高被引论文，ESI热点论文)IEEETransactionsonCyberneticsBinXu,ZhongkeShi,ChenguangYang,FuchunSun2014,44(12):2626-2634201404-04BinXuBinXu许斌，史忠科，孙富春171WebofScience核心合集是3DOBbasedneuralcontrolofflexiblehypersonicflightvehicleconsideringwindeffects(ESI高被引论文)IEEETransactionsonIndustrialElectronicsBinXu,DanweiWang,YouminZhang,ZhongkeShi2017,64(11):8676-8685201705-11BinXuBinXu许斌，史忠科70WebofScience核心合集是4Robustadaptiveneuralcontrolofflexiblehypersonicflightvehiclewithdead-zoneinputnonlinearity(ESI高被引论文，ESI热点论NonlinearDynamicsBinXu2015,80(3):1509-1520201502-21BinXuBinXu许斌127WebofScience核心合集是文）5Fault-tolerantcontrolusingcommandfilteredadaptiveback-steppingtechnique:applicationtohypersoniclongitudinalflightdynamics（ESI高被引论文）InternationalJournalofAdaptiveControlandSignalProcessingBinXu,YuyanGuo,YuanYuan,YonghuaFan,DanweiWang合计2016,30(4):553-5772016-04-01BinXuBinXu许斌，郭雨岩，袁源，凡永华63WebofScience核心合集是587六、主要完成人情况（不超过6人）姓名排名行政职务技术职称工作单位许斌1院长助理教授西北工业大学史忠科2无教授西北工业大学袁源3无教授西北工业大学凡永华4无研究员西北工业大学郭雨岩5无无西北工业大学

完成单位对本项目贡献西北工业大学是代表性论文1-5的作者。提出了飞行器内外部复合学习控制方法、全局切换控制方法等。西北工业大学是代表性论文2、3的作者。给出了高超声速飞行器反步法控制、扰动观测设计等。西北工业大学是代表性论文5的作者。给出了执行器非线性动态补偿机制设计等。西北工业大学是代表性论文5的作者。给出指令滤波设计、分层递阶动力学分析等。西北工业大学是代表性论文5的作者。给出了执行器故障动力学分析等。七、主要完成单位情况（不超过3个）完成单位排名对本项目主要贡献（限600字）西北工业大学1完成人许斌、史忠科、袁源、凡永华、郭雨岩均在西北工业大学从事高超声速飞行动力学分析与控制研究。西北工业大