一种变结构控制系统设计方法

为了进一步优化传统变结构控制系统的设计过程和综合性能,利用一组相交的直线簇,提出一种直线簇趋近理论。基于此理论,针对等效干扰作用下的单输入线性时不变系统设计了直线簇趋近模态控制方案,包括基本切换控制方案和改进平滑控制方案,并分别给出了其设计准则。根据Lyapunov稳定性理论,给出了切换控制方案下状态变量渐近收敛性和平滑控制方案下状态变量有界性的数学证明。利用直流电机伺服系统,依据给出的设计准则,完成了两种控制方案的构造。计算机仿真结果表明,所提出的控制方案可以使伺服电机在持续等效干扰的影响下能够快速、精确地跟踪指令。仿真结果验证了控制方案的鲁棒性和综合性能。     

基于面向对象概率关系模型的威胁级别评估

针对传统贝叶斯网络对复杂对象建模存在的问题,分析了面向对象的概率关系模型。建立基于面向对象概率关系模型知识库的贝叶斯网络生成算法,建立战场威胁级别评估模型,并实现对威胁级别的评估。仿真结果证明了该方法的有效性,并且具有比贝叶斯网络模型更强的建模能力。     

仿鸿雁编队的无人机集群飞行验证

为了降低无人机集群控制的复杂度,高效解决大规模无人机集群控制和长距离飞行时集群变拓扑问题,设计了一种仿鸿雁群编队的无人机集群自主协同控制方法,借鉴自然界中的鸿雁编队行为机制,开发了面向无人机平台的分布式仿生集群控制系统。鸿雁是一种常见的集群鸟类,其在迁徙途中表现的自组网和编队变拓扑行为与无人机集群飞行有极高的相似性。仿鸿雁编队行为机制的无人机集群飞行验证系统采用了低成本四旋翼无人机,利用无线局域网进行组网通信。外场飞行试验结果表明,自然界中的鸿雁编队行为机制有助于无人机集群的快速精准编队控制,实现了无人机的位置实时变拓扑,提高了无人机集群飞行的鲁棒性。      

仿灰狼合作捕食行为的无人机集群动态任务分配

大规模无人机集群可以承担单个无人机无法完成的复杂任务, 为提高无人机集群执行任务的成功率与可 靠性, 综合考虑资源均衡与多目标分配的任务规划必不可少. 灰狼是一种典型的团队合作狩猎动物, 在捕食过程中 体现出明显的社会层级结构与合作捕食行为. 通过分析灰狼群体的狩猎过程, 对灰狼的群体交互机制与合作捕食行 为建模; 在此基础上, 将灰狼合作捕食行为机制映射至无人机集群动态任务分配中, 给出了无人机集群动态任务分 配流程. 仿真结果表明, 当无人机集群数量与任务节点关系不同时, 所提无人机集群动态任务分配方法在资源均衡 度与有效性方面均有明显优势.     

从鸟群群集飞行到无人机自主集群编队

无人机可通过自主集群编队提高其在复杂环境下执行任务的能力.多飞行器并存导致系统协调管理难度提升等一系列问题,因此如何设计合理高效的无人机集群编队协调自主控制算法是一个亟待解决的难点问题.在鸟群群集飞行过程中,个体通过遵循简单行为规则进行相互合作而产生复杂有序的集体行为.由于鸟群群集飞行过程中所表现出的邻近交互性、群体稳定性和环境适应性等特点与无人机集群编队的自主、协调和智能等控制要求有着紧密的契合之处,因此,研究鸟群群集飞行机制,并将其映射到无人机集群系统,是解决无人机集群编队协调自主控制问题的一条切实可行的途径.     

基于稳态视觉诱发电位的脑机接口元素尺寸和间距工效学研究

针对基于稳态视觉诱发电位(SSVEP)的脑机接口系统,该文开展了屏显刺激界面元素尺寸和间距对识别效率和用户体验影响的工效学实验研究。该工效学实验使用红色正方形作为频闪刺激元素,刺激元素位于上、下、左、右等4个位置,自变量包含尺寸和间距两个因素。因素1为尺寸即正方形边长,分为100px,150px,200px3个水平;因素2为间距即元素中心与界面中心的垂直/水平距离,分为200px/400px,300px/600px,400px/800px3个水平。因变量为任务的完成时和失败次数。实验后开展主观评价,基于ISO 9241可用性标准,使用李克特7分量表对界面的满意度进行评分。工效学实验结果显示：元素尺寸对识别效率有显著影响,边长尺寸为200px的刺激元素识别效率最高,元素间距对识别效率没有影响。主观评价结果显示：元素间距对用户满意度有显著影响,刺激元素的紧凑(200px/400px)或疏远(400px/800px)都会导致满意度的下降,300px/600px间距水平的满意度最好,尺寸对用户满意度没有显著影响。该研究从设计工效学角度出发,发现了刺激界面元素尺寸、间距分别对脑机接口系统效率、用户满意度具有影响,研究结论对于规范脑机接口界面设计,提升脑机接口系统效率有重要的指导意义和借鉴价值。     

摆动喷管的Terminal滑模鲁棒控制

为了研究摆动喷管的快速高精度控制,首先对摆动喷管伺服机构及其负载进行了建模分析;其次采用设计干扰观测器(DOB)的方法以减小负载力矩对系统的影响;最后研究了摆动喷管Terminal滑模鲁棒控制器设计实现,并给出了控制算法的稳定性证。结果表明,对比常规滑模控制方式,Terminal滑模鲁棒控制方式具有高控制精度和快速性,并且能够有效减小抖振。采用Terminal滑模鲁棒控制方式,摆动喷管伺服系统能够达到快速、准确的响应效果,从而验证了算法的有效性。     

基于ACA_PSO算法的无人机分布式任务分配方法

为解决分布式任务分配问题,采用“粒子化”的蚁群算法进行无人机分布式任务分配。基于蚁群_粒子群混合算法,在原有蚁群算法基础上进行改进,使其具有“粒子”的特性。建立扩展协同多任务分配问题模型(ECMTAP),采用构造允许的状态转移集合的方法,大大减少了产生的不合理解的个数,并弥补了蚁群算法陷入局部最优和早熟问题的缺点。实验结果表明：该算法能够有效地解决复杂约束条件下的多无人机分布式任务分配问题,具有较好的收敛速度和任务分配结果。     

未知环境下势场法路径规划的局部极小问题研究

势场法路径规划的局部极小问题已经受到了多年关注, 本文针对环境完全未知的情况为移动机器人设计了一种基于行为的解决方法. 该方法通过合理设计各种行为间的转换条件以保证可靠性, 并引入记忆信息以增强机器人对周边环境的认知能力, 从而降低决策的盲目性, 更准确地决定当前应采用的合适行为. 本文方法对于凸形边界障碍物的有效性得到了证明. 针对一些复杂的凹形边界障碍物, 仿真结果表明, 该方法相对于一些已有方法更加可靠. 基于真实机器人的实验验证了该方法的可行性.     

某大机动无人机基于飞行任务的敏捷性评估飞行科目设计与仿真

由于现代空战的特点,根据时间量级分类的单维度的敏捷性评估已经不能满足空战的需求。为了优化控制系统的设计,最大限度地发挥飞机的飞行性能,需要对大机动无人机进行基于飞行任务的敏捷性评估。针对大机动无人机敏捷性评估的特点,从20个标准评估机动任务集中选取了3种与某无人机实际使用相关性较强的飞行任务作为其评估机动,展开了无人机基于飞行任务的敏捷性评估和仿真验证。对选取的3种飞行任务进行了详细的敏捷性评估方法描述,在通用的无人机敏捷性评估仿真环境中对加入非线性飞行控制律的某大机动无人机进行了基于3种飞行任务的敏捷性评估仿真验证,根据评估结果对控制律进行调参,为控制律设计提供指南和优化依据。