地形跟随系统最优参考轨迹的预测函数控制

采用预测函数控制计算控制指令,并运用模糊推理对控制量进行补偿,使飞机自动地跟踪已规划出的最优参考轨迹,并针对各种典型地形进行了数字仿真,大量的数字仿真表明该方案符合地形跟随系统的要求.     

低空导航吊舱地形跟随算法设计与仿真

导航吊舱是战斗机超低空突袭作战时的必备外挂设备,可保证飞机超低空飞行的安全;为了提供一种适应作战环境的方法,提高飞机有效低空突防能力,设计了低空导航吊舱地形跟随算法;通过建立雷达工作模型与无线电工作模型分别得到飞行控制角指令,然后对角指令进行数据融合得到最终适合飞机进行地形跟随飞行的指令;在随机地图上利用MATLAB对该算法进行了仿真,结果表明该算法很好地实现了飞机飞行高度为150 m的地形跟随和突防任务。     

基于模糊控制方法的自动地形跟随系统设计

对飞机纵向地形跟随控制系统控制律的设计问题进行了研究。为了消除干扰,提高跟踪效果,首先以飞机的纵向运动状态为研究对象,建立了相应的自动地形跟随控制系统结构模型,再应用模糊控制的方法分别通过控制航迹角和控制法向加速度两种方案设计了飞机纵向地形跟随系统的控制律,同时给出了仿真验证的模型,然后对模型各个输出的特性以及地形跟随的效果进行了仿真验证,仿真结果表明,设计的控制系统得到了良好的地形跟随效果,最后以控制航迹角的系统响应曲线为例,通过与传统的PID控制效果进行对比,说明经过模糊控制的系统具有良好的抗干扰性。     

基于RTX的地形跟随实时仿真系统

为了对地形跟随系统进行仿真验证,并进行模拟训练,开发了一种基于RTX的实时仿真系统,该系统采用Windows RTX Simulink 双核CPU PC的实时仿真架构。基于此种架构,设计、实现了一套地形跟随实时仿真系统,给出了该系统的系统结构和组成,并对Simulink模型的实时代码生成、进程间通信与数据交换、地形数据的实时更新等关键技术进行了详细说明。试验结果和使用经验表明该系统工作可靠、使用方便、易于开发与维护,完全能够满足地形跟随实时仿真的需要。     

一种巡航导弹地形跟随算法的研究与实现

研究巡航导弹优化制导问题,由于实现低空突防,导弹要处在雷达的盲区。针对巡航导弹低空突防的特点,为了提高战场生存能力以及作战效能,可以跟随地形的起伏改变飞行高度,提出了一种实用快速的地形跟随曲线生成算法,引入地形熵的概念,实现对地形的分类,减少地形波动对地形跟随曲线生成的影响,并使用改进的曲率平滑算法实现地形跟随曲线的计算。对巡航武器系统进行仿真。仿真结果具有重要参考价值与现实意义,并已于某型空射导弹中段制导系统中得到应用。     

地形跟随/地形回避实时仿真系统的设计与实现

为了验证低空突防系统中的地形跟随/地形回避关键技术,设计了一套分布式实时仿真系统。该系统由主控机、地形跟随/地形回避(TF/TA)计算机和视景演示计算机组成。TF/TA计算机采用先进的嵌入式实时操作系统VxWorks进行TF/TA飞行轨迹规划,实时地形匹配,以及模拟雷达的实时数据生成。该系统可以验证算法,模拟飞机在空中飞行的实际效果,为TF/TA系统的试飞验证提供必要准备。     

基于VxWorks的地形跟随半物理仿真平台的研究

为了实现对地形跟随系统中关键技术的实时仿真验证,设计了一套基于VxWorks实时操作系统的半物理仿真平台;同时,对该仿真平台的硬件配置、子系统功能和仿真软件结构进行了深入分析,并解决了系统间的通信问题;此外.该仿真系统采用基于MAT-LAB/RTW的实时代码生成技术,缩短了仿真验证软件的开发周期;目前,该系统已经成功应用于工程项目中,仿真结果证明该系统完全满足地形跟随系统实时仿真的需要.     

基于模糊抑制函数的地形跟随控制技术

关于飞行器航迹优化控制问题,地形跟随飞行控制技术是实现飞行器低空突防的重要技术,以飞行器航迹倾斜角为被控对象,利用地形起伏提高飞行器的战场生存能力.适应角法是地形跟随控制系统中应用最广泛的一种方案.为了提高地形跟随控制精度,优化过顶轨迹,在分析了适应角法中传统抑制函数的不足后,提出了一种模糊抑制函数的改进适应角算法,结合地形跟随飞行中各阶段的不同特点,制定模糊规则来计算抑制函数,使得飞行器能够快速响应地形起伏变化.同时,结合飞行器运动模型,对地形跟随的效果进行了仿真.仿真结果表明,采用模糊抑制函数的地形跟随控制系统能够减小过顶超调,增强飞行隐蔽性.证明所设计的模糊抑制函数能达到更好的地形跟随轨迹控制效果.     

多无人机航迹规划的自适应B样条算法

无人机集群能更高效地完成复杂和具有挑战性的任务,航迹规划和编队控制是无人机集群的研究重点。针对复杂环境下的无人机编队控制问题,提出了一种结合分段自适应B样条（Piecewise Adaptive B-Spline,PABS）方法的领航-跟随策略。采用滚动时域控制及快速粒子群优化算法为领航者无人机生成一条安全的参考航迹,并根据跟随者与领航者保持的几何关系为跟随者无人机生成参考航迹。针对生成的跟随者航迹不平滑以及可能与障碍物发生碰撞的问题,使用PABS方法对跟随者航迹进行平滑和避障处理。实验表明,使用滚动时域控制及快速粒子群优化算法及PABS方法能为领航-跟随策略下的无人机编队生成安全平滑的航迹,相比于圆弧插补技术,PABS方法能使航迹更光滑。     

基于地形遮蔽的飞行器暴露范围计算

研究飞行器在实战环境中的暴露范围对提升飞行器隐身作战能力,指导战前任务规划具有重要意义;提出了飞行器暴露范围和高度余量概念;建立了飞行器暴露范围模型;通过数字地图处理技术建立了地形遮蔽作用下的暴露范围模型;对雷达探测概率进行了研究,建立了探测概率模型;编写了飞行器暴露范围计算软件,能实时计算出不同方位方向上的高度余量;最后进行了实例仿真,结果表明所建模型的正确性及所编软件的有效性。     

基于多步预测性能指标的模糊控制器参数优化设计

针对一类PID型模糊控制器，提出基于多步预测性能指标的模糊控制器参数优化设计方法．通过最小化多步预测性能指标和调整比例因子，定量给出了控制器的设计准则，对于现场操作人员具有一定的指导意义．仿真实例验证了算法的有效性和鲁棒性．     

Nonlinear 3D path following control of a fixed-wing aircraft based on acceleration control

This paper focuses on the design of a novel path following control concept for fixed-wing aircraft, which systematically incorporates the nonlinearities of the flight dynamics. By introducing an acceleration based inner loop control, feedforward acceleration demands of nonlinear 3D paths can be directly taken into account. Furthermore, the nonlinear effects of airspeed, orientation, and gravity are considered separately by implementing a cascaded design and feedback linearization. As a result, robust performance of the path following control is achieved even for wind speeds in the order of the aircraft’s airspeed and path accelerations significantly higher than the gravitational acceleration. By further including direct lift control, a high-bandwidth vertical acceleration control is developed. Results of flight experiments show that the designed control concept is particularly beneficial in terms of the tracking performance for 3D paths, the incorporation of input constraints, the robustness against wind and turbulence effects, and the ease of implementation as well as the low computational complexity.     

基于滚动优化的对偶控制策略

考虑具有未知参数的随机系统的最优控制问题.提出了一种新的基于滚动优化的对偶控制算法.在动态规划泛函方程中,用Kalman滤波对系统的状态进行估计;用线性化方法对阶段损失函数中的后验概率进行近似,然后,用滚动优化策略对控制与学习之间的耦合关系进行解耦.从而获得了原不可解泛函方程的解析递推表达式和一个易于实施的控制律的解析解.用一个例子说明了控制律的性能,仿真结果表明:该控制律具有良好的对偶性质,在学习和控制之间实现了较好的平衡.     

Receding horizon tracking control of unicycle‐type robots based on virtual structure

This paper considers the receding horizon tracking control of the unicycle‐type robot subject to coupled input constraint based on virtual structure. The tracking position of the follower is considered to be a virtual structure point with respect to a Frenet–Serret frame fixed on the leader, and the desired control input of the follower not only depend on the input of the leader but also the separation vector. Firstly, a sufficient input condition for the leader robot is given to enable the follower to track its desired position while satisfying its inputs constraint. Secondly, receding horizon control scheme is designed for the follower robot, in which the recursive feasibility is guaranteed by developing a diamond‐shaped positively invariant terminal‐state region and its corresponding controller. Finally, simulation results are provided to verify the effectiveness of the scheme proposed. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

控制受限的移动机器人鲁棒跟踪控制器设计

研究了非完整移动机器人动力学模型中带有参数不确定和控制受限的鲁棒轨迹跟踪控制器的设计问题.在建立移动机器人的全动态误差模型的基础上,应用滚动时域控制(RHC)和线性矩阵不等式(LMIs)方法,设计了鲁棒跟踪控制器,在满足非完整和控制约束的条件下,实现了机器人位置,导向角以及速度的同时渐近跟踪.系统稳定性的充分条件以LMI的形式给出.仿真结果验证了提出方法的可行性和有效性.     

基于滚动时域优化的无人飞行器轨迹规划

给出了寻求无人飞行器的最优轨迹的一种方法,其问题描述为使飞行器从初始状态飞行到目标状态,同时避免撞到障碍物。基于混合整数规划的滚动时域优化方法用来求解飞行器的轨迹规划问题。给出的仿真结果显示此方法的有效性以及在复杂环境下的可实时计算性。     

含模型不确定性移动机器人路径跟踪的分层模糊控制

对受非完整约束且含模型不确定性的移动机器人基于分层模糊系统设计了跟踪期望几何路径的鲁棒间接自适应控制方案.此方法除实现路径跟踪外,还可避免控制器的奇异性并保证跟踪方向.由于控制结构中使用了分层模糊系统,大大减少了模糊规则数目;并用鲁棒控制项对模糊系统逼近误差进行补偿,减少了其对跟踪精度的影响.证明了闭环系统跟踪误差收敛到原点的小邻域内,且可通过适当增大鲁棒控制项的设计参数使跟踪误差进一步减小.最后用实验结果验证了方法的有效性.     

基于多Hammerstein模型及APSO的预测控制策略

研究了基于多Hammerstein模型的非线性预测控制问题,提出了基于多模型融合的非线性预测控制方法,根据实际对象不同的工作点建立了非线性系统的多Hammerstein模型表示,以此模型集合作为实际对象的预测模型,兼顾预测控制处理各类约束的优点,以计算量较小的自适应粒子群算法(APSO)作为预测控制的滚动优化方法计算最优控制序列,避免了传统粒子群算法易早熟和算法后期粒子易在全局最优解附近"振荡"的缺点,并给出相应的模型切换策略,pH中和反应的仿真结果说明了此方法的有效性,同时也为菲线性预测控制提供了一种新方法.     

基于模糊混合控制的自治水下机器人路径跟踪控制

基于模糊混合控制策略,本文提出了一种用于非线性欠驱动自治水下机器人的鲁棒路径跟踪控制方法.利用Sugeno型模糊推理系统,将PD滑模控制器与非奇异终端滑模控制器光滑连接,构造了模糊混合控制器.它能充分融合这两类控制器的优势,无论系统远离平衡点还是在其附近,都能取得快速收敛的效果.如果,借助于非时间参考量,将该混合控制器用于自治水下机器人路径跟踪控制,将有利于提高它在不确定环境中的跟踪能力.最后,通过仿真计算结果验证了该控制策略的有效性.