《IEEE Control Systems》：IEEE Technical Committee on Aerospace Control [Technical Activities]
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本刊提供学会信息，包括对实践者和研究人员具有参考价值的新闻、评论或技术笔记。航空航天仍然是应用和展示创新先进控制算法最具挑战性和最激动人心的领域之一。与过去一样，随着新平台和飞行器在自主性、人工智能、协同、自适应、鲁棒性以及增强现实与虚拟现实等方面不断推动技术
本刊提供学会信息，包括对实践者和研究人员具有参考价值的新闻、评论或技术笔记。航空航天仍然是应用和展示创新先进控制算法最具挑战性和最激动人心的领域之一。与过去一样，随着新平台和飞行器在自主性、人工智能、协同、自适应、鲁棒性以及增强现实与虚拟现实等方面不断推动技术发展，航空航天正作为新思想与理论进步的试验场而引领前沿。
**论文解读：IEEE航空航天控制技术委员会（TCAC）技术活动综述**
航空航天领域始终是先进控制理论验证与工程应用的关键试验场。随着飞行器平台日益复杂，自主性、人工智能、协同控制、自适应、鲁棒性及增强/虚拟现实等新技术不断涌现，对控制算法提出了更高要求。然而，学术界、工业界与政府研究机构之间的信息孤岛，以及从理论创新到工程落地之间的鸿沟，制约了该领域的发展。为促进交流与合作，IEEE控制系统协会（CSS）设立了航空航天控制技术委员会（TCAC），旨在汇聚各方力量，共同推动航空航天控制技术的进步。本文即该委员会的技术活动报告，系统展示了其成员构成、科研亮点、学术服务、奖项设立及教育活动。
研究人员（即TCAC成员）围绕若干关键方向开展了研究。在无人系统方面，开发了可变倾转共轴四旋翼MorphEUS，实现六自由度独立位置与姿态控制；在多智能体刚体系统方面，提出了鲁棒姿态同步控制理论及H?lder连续有限时间稳定位姿估计器（FTS-PE）；在航空安全防护方面，推进了飞行器结冰保护系统的鲁棒控制；在大规模多机器人安全控制方面，设计了基于神经图控制障碍函数的分布式框架；此外，还发布了基于Chrono物理引擎的无人机开源仿真器，并将Koopman算子方法应用于四旋翼动力学建模与控制。技术委员会还组织了多个学术研讨会和教程，并发布了关于自主航空航天系统研发优先级的白皮书。
开展这些研究主要采用了以下关键技术方法：针对MorphEUS，采用过驱动设计，配合伺服电机驱动独立可定向旋翼对，实现无推力抵消的全向飞行，其控制器被证明在几乎处处指数稳定且控制分配能量最优；多智能体刚体系统控制中，针对无向通信图采用几何控制理论设计姿态同步控制器，并利用Zed 2i深度相机（内置惯性测量单元）获取点云和角速度数据，实现FTS-PE的实时位姿估计；GCBF+采用图注意力机制编码动态邻域信息，用图神经网络学习控制障碍函数，以分布式方式保证大规模环境下的安全性；Chrono仿真器利用高保真物理引擎实现与柔性绳索载荷、环境接触等任务的高精度模拟，并嵌入基于遗传算法的优化模块自动整定控制器；Koopman方法通过数据驱动构造系统线性提升模型，实现四旋翼的极点配置控制。样本名称中，MorphEUS原型在密歇根大学IRAL实验室测试，多智能体实验采用8架Crazyflie无人机在密集障碍环境中验证。
研究结果按报告原有小标题概括如下：
**会员与愿景**：TCAC由来自学术界、政府和工业界的90名IEEE会员组成，其中包括12名Fellow、24名高级会员和1名终身高级会员。委员会通过资深专家与新成员结对的方式促进个人发展，并发挥跨部门优势，丰富和补充各机构活动。
**航空航天控制荣誉、奖项与研究活动**：多位成员获得重要学术荣誉，如Jonathan P. How当选CSS候任主席（2026年1月上任），Naira Hovakimyan、Kevin Wise和Kingsley Fregene入选2026年度IEEE CSS杰出讲师；Gokhan Inalhan获IEEE航空航天与电子系统学会杰出讲师（2023–2026）。具体研究方面，MorphEUS可变倾转四旋翼实现了全向飞行，可任意姿态穿越狭窄空间、执行阀门旋转等空中操纵任务，并在风力干扰、机体位移甚至旋翼失效下保持稳定，其控制器几乎处处指数稳定且能量最优；Amit Sanyal团队针对多刚体系统提出鲁棒姿态同步控制与光滑时变反馈控制方案，适用于任意网络拓扑，并设计了FTS-PE，已在Zed 2i相机点云数据上实现；Vassilios Tsachouridis领导PLEIADES项目，开发原型飞机结冰防护系统的鲁棒控制，该项目获欧盟“地平线欧洲”资助，由6国12家产学研伙伴组成；Kunal Garg团队提出的GCBF+框架在8架Crazyflie无人机硬件实验中展示了在拥挤环境中的分布式安全导航；Andrea L’Afflitto团队发布了首个基于Chrono的无人机仿真器，能高精度模拟非定常载荷、弹性绳索连接及环境接触任务；Margareta Stefanovic发表了基于Koopman算子的四旋翼极点配置及刚体动力学建模与控制论文。
**航空航天控制卓越奖**：该奖项由TCAC资助并赞助，在CDC颁发。目前永久基金已超过5万美元目标，来自洛克希德·马丁公司的捐款及委员会工作坊收入。2024年获奖者为Christopher M. Elliott，2025年获奖者为Ilya Kolmanovsky。
**服务与技术领导力**：TCAC成员在IEEE和航空航天控制社区中担任重要领导职务，包括CSS联络人、技术委员会主席、期刊主编等。2025年6月，AIAA自主研究与发展工作组提交了题为《自主航空航天系统研发优先级》的白皮书，指出日益自主的航空航天系统需确保安全，并需培养相关人才；强调基于控制工程的分层控制架构是安全自主的关键，包括运行时监控、故障检测隔离与恢复、安全联锁等。呼吁增加对投票架构、知识表示及人机自主团队共享状态的研究，并更新本科和研究生课程，将形式化方法、控制障碍函数、自适应控制、模型预测控制和强化学习纳入基础内容。
**研讨会与教育活动**：TCAC在2024年IEEE CSS日组织了“面向碳中和世界的航空航天控制挑战与机遇”专题讨论；在2024 CDC组织了“航空航天多飞行器系统的控制理论创新”邀请会议；2025年在IEEE控制技术应用会议（CCTA）主办了“航空航天控制理论与应用进展”全天工作坊，并把演讲费捐赠给IEEE基金会CSS基金。在ACC 2025上创纪录地举办了四个教程会议，涵盖空间控制、安全关键系统的AI工程、自主性与先进空中交通等主题。此外，AVIATE中心在NASA大学领导力计划资助下，致力于建立稳健且有韧性的自主框架，研究主题包括学习控制、感知与自主、验证与确认、故障检测和系统集成。
**学生论文奖**：TCAC每年颁发优秀学生论文奖。2024年获奖论文为《基于传感器的机器人系统规划与控制：清晰性与可感知性探析》，2025年获奖论文为《用于非合作翻滚目标交会并保证稳定性与可行性的跟踪MPC》。
总结讨论指出，TCAC通过组织研讨会、教程和白皮书，弥合了理论、应用与教育之间的鸿沟，推动了航空航天控制领域的创新与人才发展。研究结论部分翻译为：任何CSS会员（包括学生会员）均可通过电子邮件或参加线下会议加入TCAC。委员会每两年召开电话会议，并在ACC、CDC或CCTA举办线下聚会。如需加入，请联系inalhan@ieee.org，更多信息可访问https://www.ieeecss.org/technical-committee/aerospace-controls。
