飞机空战仿真中机动指令生成器设计

针对大规模空战体系对抗仿真研究过程中飞机运动仿真所需的3自由度质点动力学模型，分析了机动指令生成器设计原理，并以指挥自动化系统给出的航路导引指令为例，建立了航路飞行机动指令生成器数学模型。最后给出了1个飞机在航路导引指令要求下的飞行仿真算例。正确的仿真结果验证了指令生成器数学模型的合理性。机动指令生成器能够完成仿真任务，从而将在飞机飞行仿真中得到广泛应用。     

弹道导弹中段机动变轨模型研究

鉴于弹道导弹在中段机动变轨会导致飞行轨迹和落点的改变,对弹道导弹中段机动变轨进行了研究.针对弹道导弹中段飞行,引入小火箭的推力作用,建立弹道导弹中段变轨运动模型,运用四阶Runge-Kutta积分法求解其飞行轨迹,并将两种时机的机动变轨结果与自由飞行情况进行了比较,变轨时的中段结束点位置改变较为明显.仿真结果表明了该模型的有效性.该变轨模型可为目标的跟踪研究提供依据.     

基于三维模型的飞机红外图像仿真研究

要对红外成像制导导弹攻击飞机的过程进行仿真,需要生成目标飞机的红外图像。当飞机受到导弹攻击时会采取各种机动动作进行规避,这就使导引头所探测到的图像随着弹目距离、飞机姿态而变化,所生成的红外图像必需能够反应这种变化。文章首先根据能量守恒定律和黑体辐射定律,并综合考虑了大气透过率、光学系统透过率和探测器响应率的影响,推导了导引头探测器接收到的飞机红外辐射功率计算公式,利用该公式计算出所建飞机三维模型每个面的辐射功率,并将其转换为红外灰度值,最后利用OpenGL技术直接对飞机三维模型进行操作,以实现各种位置、姿态下三维飞机模型到二维图像的转换,并用光学系统的点扩散函数与输出的图像进行卷积,最终得到反映光学模糊的飞机红外图像,最后开发了红外图像仿真软件,利用该软件生成了几种不同位置、不同姿态下的飞机红外图像,并对其进行了分析。     

复杂环境对红外空空导弹制导精度影响规律研究

红外空空导弹制导精度受目标机动、干扰以及自然环境等多种因素影响。考虑目标机动和投放诱饵弹所构成的复杂对抗环境,通过分析点源诱饵弹干扰过程、运动特性以及对制导系统的作用机理,建立了更符合实际情况的目标机动和诱饵投放对导弹制导精度影响的伴随分析模型。利用伴随法,分析了目标机桶滚角速率以及诱饵弹的齐投数量、起燃时间、投放间隔与策略对导弹脱靶量的影响规律,为战斗机采取对抗红外空空导弹策略提供参考。     

弹头壁面温度场建模及红外辐射特性研究

空间目标红外信号难以进行实测,主要依靠建模仿真得到．通过建立飞行于弹道中段目标的壁面温度场模型,以弹头及两种诱饵为仿真对象,考虑表面材料及内热源对弹头温度的影响,采用有限体积法求解壁面空间温度场分布,得到了全弹道内表面平均温度及辐射度变化规律．进一步分析目标对环境辐射的反射,计算了目标的辐射光谱分布．仿真分析表明,弹头及诱饵间表面温度分布、辐射度变化率、光谱分布均有很大差异,为红外探测识别提供了基本参数和理论依据．     

高超声速滑翔飞行器典型运动分析与模型设计

为了得到合理可行的高超声速滑翔飞行器运动轨迹和目标跟踪预测仿真数据,对滑翔飞行器典型运动进行了分析和模型设计.首先建立简化的飞行器动力学模型,分析了无横向机动的平衡滑翔和恒攻角跳跃滑翔两种纵向运动特点;然后在给定纵向运动条件下对摆动式和转弯式两种横向运动进行了分析,建立了不同横向运动与所需控制量攻角、倾侧角之间的关系模型;最后对设计的轨迹模型进行了仿真.仿真结果表明所设计的轨迹模型是合理的.     

基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律

提出了一种基于免疫粒子群优化的CMAC反演超机动控制律设计方法。推导并建立了具有大迎角特性的飞机六自由度非线性模型并与发动机模型进行综合。对飞机非线性模型进行重新构建,利用反演方法,通过逐步迭代设计Lypaunov函数并采用CMAC神经网络逼近系统的不确定性形成虚拟的控制输入量,在实现超机动非线性飞行控制律设计的同时对模型不确定性进行自适应补偿。为了提高控制性能与设计效率,将免疫调节机制、粒子群算法与反演控制结合,对控制器参数进行优化设计,形成了基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律设计方法。超机动数字仿真结果表明:所设计的超机动飞行控制律能够实现大迎角控制,并具有优异的大迎角机动控制性能。     

天基红外低轨卫星系统对自由段空间目标定位方法研究

根据天基红外低轨卫星系统中红外传感器所获取的目标方位信息,对自由段空间目标的多星定位方法进行了研究.针对目标的运动特性,从收敛速度、系统可靠性和估计精度等方面,提出了提高定位精度的卡尔曼跟踪滤波和自适应滤波模型,进行了相应的跟踪定位数据仿真实验和系统定位分析.结果表明,利用最小二乘法并结合卡尔曼跟踪滤波和自适应滤波,可对导弹中段进行有效定位和跟踪.     

先进战斗机过失速机动飞行航迹优化

过失速机动是先进战斗机的重要性能,飞行航迹优化是过失速机动中需要解决的关键问题。基于先进战斗机非线性动力学模型建立了过失速机动的优化模型;应用哈密顿函数构建了优化指标函数,并求解了相应的约束方程;提出了最速下降法和Newton法相结合的新算法对梯度下降法进行了改进,加快了寻优算法的收敛速度;选取了典型的Herbst机动具体分析了先进战斗机过失速机动的飞行航迹优化问题。最后,通过数字仿真验证了航迹优化算法的可行性和有效性。     

超机动非线性自抗扰反演控制律设计

为提升建模不确定性下的超机动飞行控制性能,提出一种基于自抗扰反演的超机动非线性控制律设计方法.建立了具有大迎角特性的飞机六自由度非线性模型,通过由前至后递推的设计思想,逐步迭代设计Lypaunov函数与虚拟的控制输入量,实现强非线性飞机对象的控制.对建模不确定性给超机动控制性能带来的影响,将自抗扰控制方法中的扩张状态观测器与反演控制方法相结合,利用扩张状态观测器不依赖系统模型的特点,实时观测并补偿建模误差对飞行控制的影响.超机动数字仿真结果表明:所设计的超机动非线性控制律能够实现大迎角控制,在40%建模误差的影响下,迎角响应仍平滑稳定.基于自抗扰反演的超机动非线性控制方法具有优异的大迎角机动飞行控制性能.     

非定常条件下大迎角机动控制

针对推力矢量飞机在非定常气动影响下的机动控制问题,提出一种大迎角俯仰机动的控制器设计方案.采用干扰观测器方法对机动过程中的非定常俯仰力和力矩进行估计,并在控制端进行俯仰力矩补偿以及适当的升力补偿,建立了统一参数下飞机线性参变(LPV)模型和外部干扰LPV模型,并基于LPV模型设计了标称控制器和干扰观测器.从大迎角机动仿真中可以看出,控制系统能够控制迎角较好地跟踪输入指令,同时对机动过程中存在的非定常干扰能进行有效地抑制.仿真结果表明利用干扰观测器的方法较其他方法具有更好的控制性能.     

离散小波变换快速探测卫星机动算法

针对卫星机动直接影响导航系统的导航、定位和授时服务性能,当导航卫星发生机动时,需要对机动卫星单独处理以生成高精度轨道信息。载波相位三差法可用于卫星机动探测,但受差分测量噪声影响,通过多历元累积方式可减小噪声的影响,但其机动探测结果可能受基线选取的影响。基于此提出了一种离散小波变换的卫星机动快速探测及周期确定方法,在载波相位三差模型基础上,提取载波相位三差残差量,挖掘卫星机动开始及结束时刻载波相位三差残差的先验信息,基于多分辨分析的尺度特性对载波相位三差残差进行分解,分解层数由细节系数和近似系数探测结果确定,通过分析不同频率特性的近似系数和细节系数,获取载波相位三差残差隐含的卫星机动信息,实现对卫星机动的快速探测及周期确定。实验结果表明,相比于传统载波相位三差探测方法,离散小波变换法采用单历元处理方式可更快探测卫星机动,且不同基线探测到的机动结果一致,能更准确地探测卫星机动并确定其周期。     

Symbol Reference Model of Desired Yaw Angle for Automated Lane Changing Behavior of Vehicle

In this paper, it studies the problem of trajectory planning and tracking for lane changing behavior of vehicle in automatic highway systems. Based on the model of yaw angle acceleration with positive and negative trapezoid constraint, by analyzing the variation laws of yaw motion of vehicle during a lane changing maneuver, the reference model of desired yaw angle and yaw rate for lane changing is generated. According to the yaw angle model, the vertical and horizontal coordinates of trajectory for vehicle lane change are calculated. Assuming that the road curvature is a constant, the difference and associations between two scenarios are analyzed, the lane changing maneuvers occurred on curve road and straight road, respectively. On this basis, it deduces the calculation method of desired yaw angle for lane changing on circular road. Simulation result shows that, it is different from traditional lateral acceleration planning method with the trapezoid constraint, by applying the trapezoidal yaw acceleration reference model proposed in this paper, the resulting expected yaw angular acceleration is continuous, and the step tracking for steering angle is not needed to implement. Due to the desired yaw model is direct designed based on the variation laws of raw movement of vehicle during a lane changing maneuver, rather than indirectly calculated from the trajectory model for lane changing, the calculation steps are simplified.     

Reference Model of Desired Yaw Angle for Automated Lane Changing Behavior of Vehicle

In this paper,it studies the problem of trajectory planning and tracking for lane changing behavior of vehicle in automatic highway systems. Based on the model of yaw angle acceleration with positive and negative trapezoid constraint,by analyzing the variation laws of yaw motion of vehicle during a lane changing maneuver,the reference model of desired yaw angle and yaw rate for lane changing is generated. According to the yaw angle model,the vertical and horizontal coordinates of trajectory for vehicle lane change are calculated. Assuming that the road curvature is a constant,the difference and associations between two scenarios are analyzed,the lane changing maneuvers occurred on curve road and straight road,respectively. On this basis,it deduces the calculation method of desired yaw angle for lane changing on circular road. Simulation result shows that,it is different from traditional lateral acceleration planning method with the trapezoid constraint,by applying the trapezoidal yaw acceleration reference model proposed in this paper, the resulting expected yaw angular acceleration is continuous,and the step tracking for steering angle is not needed to implement. Due to the desired yaw model is direct designed based on the variation laws of raw movement of vehicle during a lane changing maneuver, rather than indirectly calculated from the trajectory model for lane changing, the calculation steps are simplified.     

空空导弹发射包线灵敏度分析研究

提出了用导弹发射包线灵敏度系数来反映发射包线与操纵参数的关系，从而创造发射机会的原理．针对离轴发射导弹进行仿真研究，分析了导弹发射条件的改变对导弹发射包线的影响，并提出将灵敏度因子显示给飞行员，帮助飞行员判定发射包线的变化趋势，便于更好地抓住战机．     

升温速率对沥青燃烧和气态产物释放特性的影响

采用热重-傅里叶变换红外光谱联用实验分析不同升温速率下沥青燃烧的失重过程,得到沥青燃烧过程中气态产物的析出规律,并利用Kissinger法计算沥青燃烧的动力学参数,为揭示火灾中沥青的燃烧机理和指导阻燃抑烟沥青设计提供重要的理论依据. 结果表明,沥青燃烧过程主要包括有氧热解和重质组分燃烧2个阶段,且两阶段的反应机理不同. 沥青有氧热解阶段包含3个失重峰,分别对应饱和分、芳香分和胶质的热解,3种成分燃烧的活化能依次增大;随着升温速率的增大,3个失重峰出现重叠,最大失重速率明显增加,气态产物的红外光谱吸收峰强度逐渐增强. 重质组分燃烧阶段的活化能相比胶质有氧热解更低,最大失重速率及红外光谱吸收峰强度随升温速率变化不大.     

Applications of optimal mathematic-physical models in metallurgical manufacture scheduling system at Baosteel

The transfer of mass flow between ironmaking and steelmaking process at Baoshan Iron and Steel Co. Ltd. has been analyzed. The mathematic-physical models of transport scheduling for hot metal manufacturing have been researched combined with the practical problem in the metallurgical manufacture procedure. Taking into account these models, the scheduling software has been designed, programmed and tested on-line. The new automation system of production scheduling has been implemented successfully at Baosteel, which produces a great economic benefit.     

深度强化学习的无人作战飞机空战机动决策

无人作战飞机(unmanned combat aerial vehicle,UCAV)在进行空战自主机动决策时,面临大规模计算,易受敌方不确定性操纵的影响。针对这一问题,提出了一种基于深度强化学习算法的无人作战飞机空战自主机动决策模型。利用该算法,无人作战飞机可以在空战中自主地进行机动决策以获得优势地位。首先,基于飞机控制系统,利用MATLAB/Simulink仿真平台搭建了六自由度无人作战飞机模型,选取适当的空战动作作为机动输出。在此基础上,设计了无人作战飞机空战自主机动的决策模型,通过敌我双方的相对运动构建作战评估模型,分析了导弹攻击区的范围,将相应的优势函数作为深度强化学习的评判依据。之后,对无人作战飞机进行了由易到难的分阶段训练,并通过对深度Q网络的研究分析了最优机动控制指令。从而无人作战飞机可以在不同的态势情况下选择相应的机动动作,独立评估战场态势,做出战术决策,以达到提高作战效能的目的。仿真结果表明,该方法能使无人作战飞机在空战中自主的选择战术动作,快速达到优势地位,极大地提高了无人作战飞机的作战效率。     

应用变速控制力矩陀螺的航天器姿态自适应控制

为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes, VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机动过程中挠性模态及精确惯量不可知,采用模态观测器和转动惯量估计器对不可测的状态或参数进行辨识,辨识结果用于精确估计前馈补偿力矩,利用Lyapunov分析方法证明了闭环控制系统的稳定性。鉴于VSCMGs实际使用的力矩分配能力、避奇异能力、轮速平衡能力与末态框架角定位能力,分别设计了加权伪逆操纵律与3种对应的零运动。基于雅可比矩阵条件数提出了末态框架角的优选方法,给出了VSCMGs零运动在机动过程不同阶段的部署方案。结果表明：通过连续姿态机动数值仿真验证了所提算法的有效性;VSCMGs在连续机动过程中平滑切换模式,在不同的机动阶段实现了相应功能。模态观测值和惯量估计值在多次机动后收敛至真值附近,经过参数辨识后的控制器使航天器在机动末端更快更稳地达到指向精度要求。     

基于循环神经网络的目标转弯机动类型识别

对战斗机等空中目标机动类型进行识别是掌握其战术意图的重要依据。为了更好地识别对方战机的机动类型,提升作战能力,本文主要研究空中高速运动目标（如战斗机）的机动类型识别,针对传统的机动类型识别算法的识别准确率不高的问题,将循环神经网络运用在机动类型的识别上,利用Bi-LSTM、LSTM、RNN和GRU循环神经网络识别转弯机动类型。实验结果表明,循环神经网络能够高效识别目标的转弯机动类型,Bi-LSTM的识别准确率达到了98.85%。