《IEEE Control Systems》：IEEE Technical Committee on Aerospace Control [Technical Activities]
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本文提供学会信息，其中可能包含对从业者和研究人员具有参考价值的新闻、综述或技术笔记。航空航天领域始终是创新性先进控制算法应用与验证中最具挑战性和最激动人心的领域之一。与以往一样，随着新平台和新飞行器在自主性、人工智能、协同、自适应、鲁棒性以及增强现实和虚拟现实
本文提供学会信息，其中可能包含对从业者和研究人员具有参考价值的新闻、综述或技术笔记。航空航天领域始终是创新性先进控制算法应用与验证中最具挑战性和最激动人心的领域之一。与以往一样，随着新平台和新飞行器在自主性、人工智能、协同、自适应、鲁棒性以及增强现实和虚拟现实等领域不断推动技术发展，航空航天正引领着新思想与理论进步试验场的发展方向。技术委员会（TC）航空航天控制分委会（TCAC）由来自学术界、政府和工业界的IEEE控制系统学会（CSS）成员组成，共同致力于推动控制技术在广泛航空航天应用中的进步与知识传播。为促进个人发展，TC帮助符合条件的成员与资深同事建立联系，协助其完成高级会员或IEEE会士的晋升流程。TCAC目前拥有90名IEEE会员，其中包括12名会士、24名高级会员和1名终身高级会员。由于TCAC汇聚了来自政府、学术界和工业界的成员，因此具有独特的优势来丰富和补充各自组织内的相关活动。
论文解读
一、研究背景与意义
航空航天控制技术委员会（TCAC）隶属于IEEE控制系统学会（CSS），是连接学术界、工业界与政府机构的重要学术组织。航空航天领域长期以来一直是先进控制算法创新与验证的最前沿试验场，随着自主性、人工智能、协同控制、自适应控制、鲁棒控制以及增强现实和虚拟现实等新技术的快速发展，新型飞行平台不断涌现，对控制理论和方法提出了更高的要求。在此背景下，TCAC致力于推动控制技术在广泛航空航天应用中的发展，促进成员的专业成长，并通过奖项设立、学术会议组织、技术研讨等多种方式推动该领域的学术交流与技术进步。该委员会目前拥有90名IEEE会员，其中包括12名会士、24名高级会员和1名终身高级会员，汇聚了来自政府、学术界和工业界的多元力量，具有独特的学科交叉优势。
二、研究内容与主要结论
TCAC成员在航空航天控制的多个前沿方向取得了重要研究进展。在荣誉与奖项方面，MIT的Jonathan P. How教授被选为CSS候任主席（任期自2026年1月开始）；Naira Hovakimyan教授（UIUC）、Kevin Wise博士（波音公司）和Kingsley Fregene博士（洛克希德·马丁公司）被选为2026年度IEEE CSS杰出讲师；Gokhan Inalhan教授（TC主席）被选为IEEE航空航天与电子系统学会杰出讲师（2023–2026）；Dimitra Panagou教授（密歇根大学）担任CDC 2024全体会议演讲人以及2025年ICRA和2026年ICUAS主旨演讲人；Mohammad Ayoubi教授（圣克拉拉大学）晋升为AIAA副会士并获得教师顾问奖。
在具体研究方面，密歇根大学的Vasileios Tzoumas教授团队开发了可变形全向无人系统（MorphEUS），这是一种可变倾角共轴四旋翼飞行器，能够实现具有独立位置和姿态跟踪的完整六自由度控制。与常规四旋翼不同，MorphEUS采用由伺服电机驱动的独立可定向转子对，避免了传统倾转旋翼设计中常见的推力抵消问题，显著扩展了无人机的操作包络，能够在任意姿态下穿越狭窄空间、执行空中操作任务（如转动阀门、推拉物体）、栖息于表面并以高精度跟踪目标，同时凭借其过驱动设计对风扰、物理位移甚至转子故障保持鲁棒性。其配套控制器在几乎所有位置都具有可证明的指数稳定性，且在控制分配方面具有能量最优性。
锡拉丘兹大学的Amit Sanyal教授在多智能体刚体系统（MARBS）控制方面取得了新的理论成果，提出了鲁棒稳定的姿态同步或其他期望相对位姿构型的控制方案，适用于无向通信图下的多飞行器编队。其研究团队还设计了H?lder连续有限时间稳定位姿估计器（FTS-PE），该方案具有鲁棒、稳定和计算高效的特点，已使用Zed 2i深度相机传感器的点云和角速度测量数据完成实现。
柯林斯宇航公司的Vassilios Tsachouridis博士正在领导PLEIADES项目中原型飞机防冰系统的鲁棒控制开发工作，该项目获得欧盟Horizon Europe研究与创新计划资助（资助协议号101192721），汇集了来自六个国家的12个合作伙伴，涵盖完整的技术开发链条。
亚利桑那州立大学的Kunal Garg教授在大型多机器人系统安全控制方面的研究成果以“GCBF+: A Neural Graph Control Barrier Function Framework for Distributed Safe Multiagent Control”为题发表于2025年《IEEE Transactions on Robotics》。该工作设计了基于图注意力机制的控制屏障函数（CBF）框架，使大量智能体在仅利用局部信息的情况下，能够在有障碍物的环境中安全到达目标位置，并通过8架Crazyflie无人机的硬件实验验证了方法的有效性。
弗吉尼亚理工大学的Andrea L'Afflitto教授团队开发了基于高保真物理引擎Chrono的开源无人机仿真器，这是首个基于Chrono的无人机仿真器，能够以有限元级精度模拟非稳态载荷运输、弹性绳索连接载荷以及与环境接触的复杂任务，并集成了经典与先进控制系统以及基于遗传算法的自动调参优化模块。
Margareta Stefanovic教授在AIAA SciTech Forum 2026上发表了题为“Koopman Based Pole Placement for Quadrotor Control”的会议论文，其期刊版本“Koopman-Based Rigid Body Dynamics Modeling and Control: A Quadrotor Case Study”已被《Journal of Guidance, Control, and Dynamics》接收。
三、关键技术方法
研究人员在各项研究中采用了多种先进技术方法。MorphEUS系统采用了可变倾角共轴四旋翼设计和过驱动控制分配策略，通过伺服电机驱动的独立可定向转子对实现全向飞行，控制器具有几乎处处指数稳定性和能量最优性。MARBS研究采用了基于无向通信图的分布式姿态同步控制方案以及H?lder连续有限时间稳定位姿估计方法。GCBF+框架采用了基于图注意力机制的控制屏障函数，实现分布式安全多智能体控制。Koopman方法被用于四旋翼刚体动力学建模与极点配置控制。此外，Chrono高保真物理引擎被用于无人机仿真平台的开发，遗传算法被用于控制系统自动调参优化。
四、研究结果分述
荣誉与奖项方面： TCAC成员在IEEE CSS和AIAA等学术组织中获得了多项重要荣誉和领导职位，包括候任主席、杰出讲师、全体会议演讲人等，体现了该委员会在航空航天控制领域的学术影响力。
MorphEUS全向无人机系统： 通过可变倾角共轴四旋翼设计实现了完整的六自由度独立位置与姿态控制，大幅扩展了无人机的操作包络，能够执行空中操作、栖息和精确目标跟踪等任务，并对风扰和转子故障保持鲁棒性。
多智能体刚体系统控制： 提出了适用于无向通信图的鲁棒姿态同步控制方案，以及适用于任意网络拓扑的平滑状态和时变反馈控制方案；FTS-PE位姿估计器已在真实传感器数据上完成实现验证。
PLEIADES防冰系统项目： 正在开发原型飞机防冰系统的鲁棒控制技术，该项目汇集了来自六个国家的12个合作伙伴，推动复合航空结构创新和航空数字化转型。
GCBF+安全多智能体控制： 提出了基于图注意力机制的分布式控制屏障函数框架，使大规模智能体在密集障碍环境中仅依靠局部信息即可安全到达目标位置，并通过8架Crazyflie无人机完成了硬件验证。
Chrono无人机仿真器： 开发了首个基于Chrono物理引擎的无人机仿真平台，能够以高精度模拟复杂任务场景，并集成了多种控制系统和遗传算法优化模块。
Koopman方法在四旋翼控制中的应用： 利用Koopman算子理论进行刚体动力学建模和极点配置控制，相关成果已在AIAA SciTech Forum 2026和《Journal of Guidance, Control, and Dynamics》上发表。
五、讨论与结论
TCAC通过设立航空航天控制技术卓越奖（由洛克希德·马丁公司捐赠和TCAC组织的研讨会资助，已超额完成50,000美元的捐赠基金目标）和年度优秀学生论文奖来促进学术发展。该委员会成员在IEEE和AIAA等组织中担任多项领导职务，包括CSS会议编辑委员会成员、《IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems》主编、AIAA智能系统TC主席等。在学术活动方面，TCAC在ACC 2025举办了创纪录的四个教程分会，在ECC 2025组织了“自主系统中的安全控制与学习”全天研讨会，并在2025年CCTA上组织了“航空航天控制理论与应用进展”全天研讨会。此外，TCAC成员参与的AIAA自主研究与发展任务组于2025年12月发布了题为“自主航空航天系统研究与发展优先事项”的白皮书，指出了确保日益自主的航空航天系统安全性和培养操作人员队伍两大关键挑战，强调了基于控制工程的架构缓解措施（包括运行时监控、故障检测隔离与恢复、安全联锁）对于安全自主性的必要性，并呼吁更新本科和研究生课程以跟上自主性特定挑战的快速发展。
研究结论表明，TCAC在推动航空航天控制领域的技术进步、人才培养和学术交流方面发挥着重要作用，其成员在安全控制、自主系统、多智能体协同等前沿方向取得了具有重要理论和应用价值的研究成果，为下一代航空航天控制工程师的培养和该领域的持续发展奠定了坚实基础。
