导弹有限时间三维非线性导引律

以已推导所得的导弹-目标相对运动三维非线性模型作为研究对象,为获得快速收敛的跟踪效果,引入有限时间控制理论,设计具有有限时间收敛效果的非线性导引律.从理论角度论证了导弹在有限时间内成功拦截非机动目标的可行性,并估算了有效拦截时间的范围.计算机仿真结果表明,所设计导引律能够使整个导弹-目标相对运动系统稳定,控制导弹在有限时间内击中目标,实现零脱靶量打击,提高了导弹的拦截性能.     

多机编队协同空战的概念及关键技术

介绍了空对空多机编队协同空战的基本概念和所涉及的关键技术,提供了关键技术所包含的具体内容和解决的方法。本文为从总体概念上了解和把握多机编队协同空战问题提供有益的参考。     

比例导引原理的三维模糊导引律设计

主要针对三维空间导弹拦截问题,基于比例导引原理设计了三维空间的模糊导引律.首先运用投影的方法将三维导引问题分别投影到两个平面中,将三维空间的运动分解为纵向平面和侧向平面两个平面内的运动.导引律的设计以模糊逻辑推理为基础,运用比例导引原理将竖直视线角速度、水平视线角速度、导弹与飞机的接近速度作为输入量,输出量分别是导弹加速度在oxy(纵向平面)、oxz(侧向平面)平面内的两个分量,模糊分区采用归一化的方法.经仿真验证,模糊导引的脱靶量和加速度均在理想的范围.     

基于预测控制方法的UAV视觉编队飞行控制律设计

传统的无人飞行器(UAV)视觉编队控制律考虑约束的能力不足,制约了其工程实际应用。针对不足,基于预测控制方法设计了一种能够显式考虑约束的视觉编队控制律,该控制律通过滚动求解有限时域优化问题得到跟随飞行器(follower)的控制输入。利用相对距离变化率和视线方位角变化率预测值与实测值的偏差信息,提出了领航飞行器(leader)加速度的在线估计算法。仿真结果表明,所设计的编队控制律能够控制follower飞行器快速跟随leader飞行器形成期望的编队,所提出的leader飞行器加速度估计方法可行,具有较小的估计误差。     

多无人机编队自主协同控制架构

提出了动态环境下多无人机编队执行不同使命任务的自主协同控制系统结构。按照分层递阶的思想,将多无人机编队作战系统分为两级分层控制结构和五层功能结构,从不同层级实现无人机群的自主控制,保证了机群指挥的统一性、控制的灵活性和系统的可扩展性;采用灵活的系统通信结构以应对战场环境的不确定性;个体无人平台之间局部相互作用引起的涌现行为及无人机功能编队之间的分布式任务规划,自下而上地驱动作战系统的资源优化配置,结合自上而下的系统指控组织动态适应性优化,优化了系统指控组织结构,有效地整合了战场资源。     

基于遗传退火算法的变论域三维模糊导引律

给出了导弹、目标追逃运动的空间矢量方程,并针对传统比例导引律在拦截点附近需要较大过载,及难以适应大机动目标的高性能制导要求的缺陷,提出了一种变论域模糊三维导引律,将目标与导弹的接近速度以及目标的视线角速度作为模糊控制器的输入,指令加速度作为输出,并在传统的模糊逻辑控制基础上引入了一个非线性变论域函数,从而实现了模糊变量论域的动态改变,然后用遗传算法对导引规则进行了优化,最后,针对遗传算法“早熟”及收敛速度慢等缺点,用模拟退火算法对遗传算法进行了改进。仿真结果证明该方法的脱靶量小,拦截点附近需用过载小．是一种较为优越的导引方法。     

基于动态规划的无人机编队最优协同容错控制

为了克服未知的执行器故障对四旋翼无人机编队飞行的影响,提出了一种基于动态规划的最优协同容错控制律。首先,建立了四旋翼无人机模型,然后,基于动态规划设计了最优协同控制律,利用RBF神经网络逼近最优性能指标函数,设计了自适应律来估计未知的执行器故障,最终得到的最优协同容错控制律可实现对无人机编队飞行的高精度控制。通过对比仿真验证了设计的控制律具有更优的编队控制效果,编队飞行的最大轨迹跟踪误差仅为0.04 m,控制精度较高,设计的自适应律具有更优的故障估计效果,最大估计误差仅为0.05 N·m,实现了对四旋翼无人机编队的安全稳定控制。     

激光末制导炮弹比例导引律性能研究

通过分析激光末制导炮弹比例导引制导律几何关系和原理,研究了激光末制导炮弹的工作原理,建立了含非线性进动的激光陀螺式导引头动力学模型和线性化弹体模型的末制导炮弹比例导引回路模型.根据制导控制系统是否利用导引头非线性进动信号作为制导信号,建立了两种制导控制系统数学模型,采用不同的制导时间以及弹体参数,进行了末制导炮弹比例导引回路仿真,对比分析了两种制导控制系统的性能.最后,针对非线性系统易引起弹体姿态较大摆动的问题,提出了在制导时间有限时的基于衰减系数的激光末制导炮弹改进制导方案.     

异质非线性多智能体系统时变编队控制

实际应用中,需要多种智能体按照期望的编队队形协同工作,此时多智能体系统是异质的.针对此问题,文中基于一致性原理研究了异质非线性多智能体系统的时变编队控制问题.采用非线性参数分解的方法,将系统异质非线性项以统一的形式表示,设计了一种编队控制策略.在有向拓扑结构下,使用领导者-跟随者方法,基于自适应策略与状态信息反馈设计了...     

一种用于现代战斗机的最优滑模导引律及其仿真研究

应用变结构控制理论推导出一种基于遗传算法优化的最优滑模导引律(OSMG),克服了传统的比例导引(PNG)在攻击机动目标时能耗大、时间长的缺点。仿真结果表明:应用此导引律,导引时间短,轨迹较为平直,适用于对现代战斗机的导引控制。     

基于虚拟仿真平台的航天器编队实践课程建设

北京航空航天大学所开设的《航天器智能自主编队控制》较侧重于理论性,缺少有特色的创新实践模块,不利入学生直观理解理论知识的原理和应用方法。为激发学生对该前沿领域的兴趣和树立空天报国的航天梦,通过采用虚拟仿真设计技术,开发了航天器编队经典构型仿真实验平台以及航天器线性双脉冲交会仿真实验平台,构筑了理论课程与工程实践中的桥梁,培养了学生创新实践能力。     

基于领航者模式的多机器人编队实现

在讨论机器人的动力学模型和运动学模型的基础上,通过构建虚拟机器人实现领航者机器人和跟随者机器人之间系统的对接.领航者机器人通过不断更新自身信息实现到达预定轨道.跟随者机器人通过获取虚拟机器人信息来调整自身位姿,实现了保持与领航者的相对位姿.通过matlab仿真验证了编队策略的正确性和稳定性.     

有向拓扑下多无人机系统编队跟踪控制

针对分布式群系统编队控制问题,提出一种有向拓扑条件下的分布式编队控制方法。首先,通过在控制协议中引入辅助函数,利用变量代换,将编队控制问题简化为自治系统的稳定性问题,使得复杂的控制问题简单化。其次,通过求解线性矩阵不等式设计控制增益矩阵,形式简单,求解复杂度低。然后借助李雅普诺夫方法分析系统的稳定性。仿真实验表明,多无人机系统在分布式控制协议下,能够有效实现编队跟踪控制。     

多无人机编队保持轨迹的对偶优化设计

考虑多无人机编队保持优化模型的设计问题,联合多无人机的运动学方程、性能指标及其约束构成一个约束优化问题。通过对指标函数的某种线性变换达到解耦的效果,引入拉格朗日乘子矢量构造该约束优化问题的拉格朗日函数。对于对偶问题中出现的两类优化变量———基变量和对偶变量,将所有基变量和对偶变量全转化为某一个对偶变量的关系式。对于该对偶变量求解,采用凸算法中的梯度投影策略,通过简单的代入运算可得到其他优化变量的数值。最后用仿真算例验证了该方法的有效性。     

搜索打击任务的多无人机编队的研究与优化

无人机探测范围和携带的可消耗载荷有限, 因此, 当被侦测的目标需要不同种类和不同数量的载荷才能被完全摧毁时, 就需要一组无人机形成编队来打击目标。提出一种针对搜索打击任务的多无人机编队方法, 该算法通过两个阶段来确保打击目标的时延最短和编队规模最小。同时, 给出了3种不同的搜索策略: 随机搜索、多车道搜索、网格搜索, 进一步优化算法。最后, 利用Monte-Carlo方法仿真实现了编队算法并分析了3种搜索策略的性能。     

基于深度强化学习的无人机编队控制

针对无人机编队控制中无人机智能化程度不足、缺乏自主学习能力等问题,基于深度强化学习中DDQN算法设计无人机编队控制器,该控制器可同时控制速度与航向通道,使僚机能够自学习跟踪长机并保持编队,提高无人机智能化程度。为验证设计控制器的有效性,通过仿真将设计的DDQN控制器与传统PID控制器进行对比。对比结果表明,该控制器可有效形成无人机编队并满足编队要求,对无人机编队智能化控制进行了有效探索。     

无人机自主编队飞行控制的技术问题

从未来无人机的性能需求出发,详细描述了无人机编队飞行的功能特点和核心技术。根据无人机的任务要求,将编队飞行分为作战编队、侦察编队和混合协同编队,同时研究了编队飞行控制的关键技术,并对无人机编队重构技术进行了探讨和分析。     

基于分层控制结构的有人/无人机编队队形控制

针对有人/无人机(MAV/UAV)系统在三维空间下的协同编队队形保持和变换问题,提出了具有分层结构的有人/无人机编队控制方法。根据有人/无人机指挥控制方式和作战流程,设计有人/无人机编队系统控制结构,其中,采用动态面控制方法设计有人机轨迹跟踪控制器,解决了反步控制中虚拟控制信号反复求导的问题;基于有限集中分布式编队控制策略设计无人机编队控制器,实现了多架无人机与有人机的协同编队飞行,并基于Lyapunov理论证明了控制器的稳定性。最后,针对三维空间下的有人/无人机编队进行仿真,仿真结果验证了所设计有人/无人机编队控制策略的有效性。     

无人机编队的滚动时域控制

滚动时域控制(RHC)具有状态约束和输入约束处理、综合多控制目标、适应条件变化等特点,在编队控制领域渐受关注。无人机编队控制涉及队形描述、气动耦合、位置关系描述、控制算法等问题,针对目前应用范围较广的长机-僚机描述的松散编队控制,提出基于二次规划描述的RHC编队控制方法,设计了基于标准RHC的编队控制器。在此基础上,结合不变集理论设计了双模RHC编队控制器,分析了其应用局限性及对控制器参数设计的指导意义。仿真实验验证了控制律的有效性,并分析了控制器参数对闭环性能的影响。     

舰艇编队航渡中多机伴随反潜研究

针对舰艇编队航渡过程中的多架舰载反潜直升机前出执行伴随反潜作战问题进行研究。通过分析潜射鱼雷射距,建立了理想条件与编队规避机动两种情况下的鱼雷攻击阵位模型,从而得出伴随反潜区的阵位配置。在此基础上,对编队航渡过程中的多机伴随反潜方法进行了分析,并建立了伴随反潜兵力需求与探测概率模型。最后仿真计算了潜射鱼雷发射阵位,以及反潜兵力数量、探测次数、伴随反潜区大小对发现概率的影响。结果表明,伴随反潜区配置在编队前方20 n mile 处,大小为20 n mile ×30 n mile,反潜直升机数量3架为宜。