线性系统状态估计及传感器选择方法

针对线性时不变系统状态估计及传感器选择问题进行研究,提出了线性时不变系统状态估计及传感器选择方法。首先给出了系统和观测序列的一致可探测性定义以及误差协方差矩阵收敛的条件,接着指出了一致可探测性观测序列存在条件并根据定义进行了证明,然后在一致可探测性观测序列存在的条件下提出了一种改进贪婪算法确定传感器选择方案,以此生成该一致可探测性观测序列,并分析了该算法的完全性和复杂度。仿真结果表明,当在一致可探测性观测序列存在的条件下求解传感器选择方案时,与基本的贪婪算法和长时选择方法相比,本文算法综合性能最优,求解速度和求解质量均较好。     

飞行器最优滑翔弹道研究

利用动态规划法研究并求解了飞行器轨迹优化问题.根据最优性原理确定了最优滑翔弹道问题的最优性条件.建立了求解最优控制问题的连续微分动态规划算法步骤.遵循此步骤,对具体问题进行数值求解.计算结果表明,该方法是求解轨迹优化问题的一种有效方法,时飞行器的气动力设计和最优制导律设计有重要意义.     

运载火箭大气层外级间有滑行段的最优轨迹快速生成方法

基于运载火箭大气层外最优轨迹的解析解和级间滑行时间的最优条件,将运载火箭大气层外级间有滑行段的最优轨迹求解问题转化成一个典型的两点边值问题,构造一种不完全多重打靶法对其进行求解。以运载火箭大气层外两级飞行为例,进行仿真验证,仿真结果表明:本文给出的算法对初值不敏感,具有较好的收敛性,能在1 s内获得一条运载火箭大气层外级间有滑行段的最优轨迹。     

基于伪谱法的空天飞行器上升段非线性闭环最优制导算法

针对具有过程约束和终端状态约束的大气层内空天飞行器上升段制导问题,给出了一种基于伪谱法的固定采样非线性实时最优制导算法,通过连续在线计算开环最优控制的方式提供闭环反馈。针对闭环最优制导过程中首次轨迹优化时的初始猜测问题,提出了采用运载火箭真空段飞行最优上升轨迹作为大气层内最优上升轨迹的初始猜测,改进了初次轨迹优化的初始猜测过程中,直接采用伪谱法进行计算导致的计算速度过慢的缺点。仿真结果表明,该实时最优制导算法能有效地抑制飞行过程中不确定性和扰动的影响。     

基于改进黑猩猩算法的弹药装填轨迹规划

以弹药装填机器人为研究对象,针对弹药装填机器人关节空间的时间最优轨迹规划,提出了一种基于改进黑猩猩算法的时间最优轨迹规划算法。通过逆运动学求出弹药装填机器人的关节空间路径插值点,采用3-5-3多项式插值构造弹药装填机器人轨迹,建立以时间最优为目标的目标函数,再与其他同类型算法进行比较,对比结果显示,采用改进黑猩猩算法求解精度更高,收敛速度更快。在速度约束条件下,基于改进黑猩猩算法进行轨迹优化,得到平滑的机器人位置、速度和加速度曲线。结果表明,采用改进黑猩猩算法进行弹药装填机器人轨迹规划,能够缩短机器人的装填时间,提高机器人的装填效率。     

一种采用自适应变终止结点的样条求解最优轨迹的新算法

探讨了采用样条函数求解弹道参数最优问题的优越性,提出了一种自适应变终止结点的样条插值新算法,用此算法对制导航弹的弹道轨迹进行优化,得到了非常接近实际最优轨迹的解,从而证明了此算法的有效性.此新算法的优点在于它可用于求解复杂模型的轨迹最优问题,对解决实际工程优化问题具有实用价值.     

基于机动单元库的TSO-GRU-Ada机动轨迹预测

机动轨迹预测是自主空战中的一个重要组成部分。针对无人战斗机机动轨迹预测精度低且时耗过长的问题,提出一种基于机动单元库的自适应集成三角优化门控循环神经网络预测方法。建立无人战斗机3自由度模型,解决轨迹数据来源问题;通过4种轨迹特征,将轨迹分为平面机动、空间左转弯机动和空间右转弯机动三类,构建21种基本机动单元;介绍门控循环神经网络,为避免网络梯度优化陷入局部最优,引入三角搜索优化算法更新网络内部权值和偏置。为提高预测精度,采用自适应增强算法构建强预测器;通过实验选取预测器最优参数,在不同机动单元情况下进行预测,预测精度较高且均能满足时耗要求;为检验在机动轨迹上的预测性能,从空战训练测量仪中选取一段轨迹,与5种不同预测模型进行对比。研究结果表明,所提模型的预测精度最佳。     

基于贝叶斯优化的三维飞行航迹规划

提出了一种基于贝叶斯优化算法的飞行器三维航迹规划方法。把飞行航迹编码为离散时间间隔上飞行器速度向量的变化序列。采用固定时间间隔时,这种编码方法把每一步速度向量的变化量都限制在飞行器最大加速性能之内,所以这种编码方法对应的物理轨迹是可飞的。利用每代种群中的可行解集合构造贝叶斯网络,用贝叶斯网络的结构体现染色体基因位之间的联系,用贝叶斯网络参数体现染色体基因位之间的联系程度。设计了一个多变量K2度量评价网络的优劣。用贝叶斯网络产生新的染色体以体现种群的进化,这取代了传统遗传算法的交叉和变异过程。如果种群中最优个体不满足终止条件,则用新一代种群的可行解集合构造贝叶斯网络,直到满足终止条件。仿真结果验证了算法昀有效性。     

指令制导系统的脱靶量分析

本文介绍一种估算采用综合比例导引法的指令制导导弹系统最小脱靶量的简明理论算法。脱靶量对导弹系统性能的影响体现为一个关于拦截距离的函数;此算法有助于系统设计师和分析人员定量分析导弹系统性能,以及系统地了解在每一拦截距离上指令制导系统的限制条件。对于由目标机动、相关距离、伺服机构、闪烁以及大气噪声引起的统计脱靶量,以伴随理论为基础建立了新的解析方程。由此推导出了实现统计脱靶量最小的最优全系统时间常数。同时考虑了对最小可实现系统时间常数的实际限制条件,针对最优全系统时间常数导出的方程对系统设计师在系统参量和限制条件以及拦截条件范围内将脱靶量减小到最低限度十分有用。     

高超声速飞行器实时最优伪谱反馈末制导算法研究

针对高超声速飞行器攻击目标末制导阶段快速、准确的任务要求,提出了一种飞行器实时最优伪谱反馈末制导算法.该算法首先离线生成一条满足各种约束的飞行器攻击最优轨迹,然后在某一时刻点应用伪谱算法优化轨迹;通过连续应用伪谱反馈制导算法,实时在线更新再入轨迹,直至命中目标.在考虑模型中存在误差及干扰的情况下,证明了该算法的收敛性;并通过对飞行器攻击固定目标及移动目标分别进行仿真,验证所提算法的有效性.仿真结果表明,伪谱反馈末制导算法能够对固定目标准确打击且能够修正目标机动带来的落点偏差.