空战自主机动决策问题建模

描述了自主空战机动决策问题,系统研究了自主机动决策各个环节,建立了子环节数学模型,构建了整个自主机动决策模型,并通过11个基本机动动作仿真验证了模型的有效性。     

级联式预设性能动态逆解耦直接升力着舰控制

为在下滑着舰过程中，克服“反区”操纵特性，减轻飞行员操纵负担，提升着舰精度和安全性，将直接升力方法引入着舰控制律设计，发挥其响应速度快、控制精度高、解耦性能好等优点。采用预设性能的非线性动态逆方法和控制分配算法相结合的控制架构设计了两层级联式综合直接升力着舰控制器，既可以实现纵向轨迹和姿态控制间的解耦，还可以实现横航向控制与纵向运动间的解耦。首先，建立了舰载机全量六自由度非线性模型作为研究对象；然后，通过设置虚拟中间控制量将动态逆与控制分配环节有机地衔接，通过预设误差向量约束方程的方法提升动态逆控制环节的综合控制性能，据此设计出级联式纵、航向综合解耦的直接升力控制器；最后，仿真验证所设计的直接升力控制器可以在保持迎角和速度稳定的情况下调整飞行轨迹高度，实现纵向轨迹控制和姿态控制的解耦；还可以在对中控制的时候，保持纵向高度稳定，实现横航向运动和纵向运动的解耦。研究表明，采用直接升力控制可以实现飞行员操纵到控制变量间的逐一对应，显著减轻操纵负担并提升下滑着舰控制精度。     

基于改进约束差分进化算法的动态航迹规划

为解决三维复杂环境下无人机动态航迹规划问题,提出一种基于改进约束差分进化算法的动态航迹规划方法,以满足对实时性及动态搜索精度的要求.首先,根据无人机航迹规划特点将其描述为包括飞行约束及威胁约束在内的约束优化问题,并构造目标代价函数和约束限制函数;其次,将广义反向学习和自适应排序变异操作引入到约束差分进化算法中,以提高算法的多样性、收敛速度和寻优精度;最后,利用自适应权衡模型对各状态下的约束限制进行处理,充分利用“精英”个体信息,实现对目标适应值的合理转换.通过仿真实验以及与3种先进约束差分进化算法比较表明:所提方法能够有效实现静态及动态威胁回避,规划出安全适航的飞行路径,实现地形跟随;相较于其他3种算法,所提方法具有寻优性能好、鲁棒性强、收敛速度快和可靠性高等优势.     

低通滤波下约束对数强度熵的图像渐晕校正

渐晕是图像中像素光强沿径向方向衰减的现象，为了解决其对计算机视觉任务和图像处理精度的影响，提出了低通滤波下约束对数强度熵的图像渐晕校正方法。首先，使用偶数项的六阶多项式函数建立渐晕模型；其次，通过低通滤波计算最小的目标图像对数强度熵，在目标值的约束下求出既满足渐晕函数变化规律又能减小图像的对数强度熵的渐晕模型的最优参数解；最后，对渐晕图像采用渐晕模型的逆向补偿校正渐晕。采用结构相似性指标（SSIM）和均方根误差(RMSE)度量渐晕校正效果，结果表明，所提方法不仅能有效恢复渐晕区域的亮度信息，得到真实、自然的无渐晕图像，而且能有效校正不同程度的渐晕，渐晕校正结果视觉一致性良好。     

垂直/短距起降飞机非线性动力学建模与仿真

垂直/短距起降(V/STOL)飞机具有广泛而高效的军事应用前景.为研究V/STOL飞机复杂的飞行控制问题,需要建立能够准确反映其动态特性且可用于飞行仿真的动力学模型.综合考虑V/STOL飞机的多进气道气流量变化、大迎角非线性和迟滞非定常特性、地面效应和喷气诱导效应等因素的影响,利用线性叠加原理并结合机理建模与经验公式,建立了全面的推进/气动力与力矩模型;在此基础上,基于刚体动力学和运动学原理,推导得到了V/STOL飞机的全状态六自由度非线性数学模型;最后,仿真分析了V/STOL飞机的地面效应和喷气诱导效应引起的动力学变化及其三角翼非定常动力学特性.结果表明:地面效应对V/STOL飞机动力学的影响可以忽略,而近地飞行时的喷气诱导效应会导致较大的升力损失,离地越近损失越大;V/STOL飞机的非定常动力学源于飞机迎角变化所引起的气动力滞环效应,且迎角越大、空速越小,滞环效应越显著,非定常动力学特性越强.所建模型物理意义明确、计算方便,能够较为准确地反映V/STOL飞机的动力学特性,可为其不同飞行模式下的模型简化应用和飞控系统设计提供帮助.     

基于LESO的舰载机纵向着舰动态面抗饱和控制技术

对具有输入饱和、舰尾流扰动以及强耦合性的舰载机纵向自动着舰系统(ACLS)模型,设计了一种基于线性扩张状态观测器(LESO)的高阶系统动态面控制(DSC)策略。在传统DSC的基础上,引入LESO对系统内外扰动进行实时观测和补偿,并在LESO框架内设计了一种基于误差补偿的抗饱和方法,有效抑制了输入饱和对系统性能的影响。采用线性微分跟踪器(LTD)代替传统动态面方法中的一阶低通滤波器,避免了反步法“微分爆炸”的同时输出了所需的微分信号。根据Lyapunov理论进行了稳定性分析,并在MATLAB/Simulink环境下通过仿真验证了所设计方法的有效性。