有人/无人机编队队形集结控制研究

针对有人/无人机(manned/unmanned aerial vehicle,MAV/UAV)编队队形集结控制问题,设计了一种基于航迹规划-跟踪的MAV/UAV编队集结控制策略。首先,考虑编队队形集结边界约束与防碰撞约束条件,设计了一种基于Dubins曲线与协同模拟退火粒子群优化相结合的编队集结航迹规划算法。然后,以规划得到的集结航迹作为期望航迹,设计了一种双回路结构的非线性路径跟踪控制方法。最后,利用Matlab软件对设计的航迹规划与跟踪控制方法进行了仿真对比实验,仿真结果验证了方法的有效性和优越性。

深空环境下三星库仑编队重构控制研究

本文研究了深空环境下三星库仑编队构型重构控制问题.首先考虑外界环境干扰作用(主要以太阳光压为主)和德拜效应影响,推导出精确的三星库仑编队动力学方程.针对库仑编队动力学特性和太阳光压对于编队任务控制精度的影响,设计基于BP神经网络的PID控制方法.PID控制结构简单,稳定性好,BP神经网络具有超强的自主学习和非线性逼近干扰能力,二者有机结合,通过BP神经网络输出最优的PID控制参数组合,改变卫星所带电荷从而改变卫星之间库仑力大小,使编队渐近稳定并按期望距离和构型飞行.仿真结果表明基于BP神经网络PID控制性能明显优于传统PID控制,大大提高了编队控制精度和系统对于外界干扰的鲁棒性.

基于人机合作的有人/无人机编队队形变换策略

队形变换是有人/无人机(manned/unmanned aerial vehicle,MAV/UAV)编队飞行的关键技术,为提高编队队形变换效率并减轻飞行员操纵压力,设计了基于人机合作的MAV/UAV编队队形变换策略。首先设计了MAV/UAV编队控制系统,然后在UAV运动学模型基础上设计了一种以路径跟踪为主,速度调节为辅的MAV/UAV编队队形变换策略。通过将水平转弯机动与虚拟力相结合,并考虑实际情况中编队内碰撞问题,设计了一种改进虚拟力路径跟踪方法;根据MAV与各UAV之间的路径差,设计各UAV速度控制律,使得MAV与各UAV速度与航向角一致,从而实现编队队形变换。仿真结果验证了所提方法的有效性和实用性。

有人/无人机编队指挥控制系统结构设计

针对有人/无人机(manned aerial vehicle/unmanned aerial vehicle,MAV/UAV)编队指挥控制系统结构设计问题进行了研究。以未来空中作战为背景,结合MAV/UAV编队作战流程和特征,基于人机合作机制,设计了MAV/UAV编队协同三层递阶式指挥控制结构,分别为任务规划层、协调控制层和功能实现层。在此基础上,分析了系统结构中关键模块如辅助决策模块、人机交互系统、编队控制管理系统和航迹规划路径跟踪系统的内容。最后,设计了人机交互系统指挥界面,并针对典型控制任务进行了仿真验证。

二体旋转库仑卫星编队反馈线性化滑模控制

为了减少在库仑卫星编队运动过程中不确定因素的影响,避免控制过程中发生抖振现象,提高控制器的稳定性、准确性,设计了适用于二体旋转库仑卫星编队的反馈线性化滑模控制方法。首先在地月系平动点L_2点处附近建立二体旋转库仑卫星编队的动力学模型并进行简化,针对库仑编队动力学特性,在滑模控制中加入了线性化反馈项,保证了编队整体的鲁棒性;仿真结果证明,该方法能够使编队达到预期构型,具有良好的控制性能。

基于模拟退火的改进粒子群算法研究及应用

为加快粒子群算法效率,跳出局部最优陷阱,得到高精度最优解,文章提出了基于模拟退火的带收缩因子的粒子群混合算法(SACPSO)。首先,对混合优化算法进行了分析;然后,对混合算法进行函数数值仿真;最后,将SACPSO算法应用于PID参数整定问题。结果表明,改进粒子群算法的稳定性和搜索精度有了明显提高,收敛速度明显加快;在PID参数整定应用上,同传统方法相比,系统稳定,收敛性能好。

舰载战斗机/无人机编队飞行控制研究现状与展望

在未来的海上攻防作战中,舰载战斗机和舰载固定翼无人机将成为航母编队的重要组成部分,舰载战斗机/无人机编队将是未来海洋战争的重要作战形式。首先总结了近年来国内外有人/无人机编队作战相关项目,然后描述舰载机/无人机编队任务流程,总结了舰载机/无人机编队飞行控制方法,其中包括了编队集结控制、队形变换控制、队形保持控制和编队重构控制四个方面。最后对舰载机/无人机编队飞行控制技术未来发展方向进行了展望。

有人/无人机协同作战运用研究现状与展望

有人/无人机协同是未来作战样式的重要发展方向,对于加快发挥无人机装备的作战价值,与有人机形成优势互补、协同高效的作战体系具有重要意义。首先,总结了近年来国内外在有人/无人机协同作战方面的重点研究项目进展;然后,阐明了有人/无人机协同作战的协同关系与指挥架构,并从规划控制的角度梳理了该领域涉及的关键技术(主要包括协同任务分配、协同航迹规划以及协同飞行控制);最后,对未来有人/无人机协同作战运用的研究发展方向进行了总结和展望。

径向两星库仑编队队形保持自适应控制研究

研究地球同步轨道处径向两星库仑编队队形保持的自适应控制问题.建立了双星库仑编队在地球同步轨道处径向两星库仑编队动力学模型.基于建立的非线性化动力学模型,同时考虑到外部扰动和动力学模型误差等因素,设计径向两星库仑编队在地球同步轨道处的构型保持自适应控制律,并利用Lyapnuov稳定性理论证明系统的闭环稳定性.最后进行数值仿真,并与传统PID控制进行了比较.仿真结果表明提出的自适应控制律响应速度快,稳定性好,编队构型能够收敛到期望值,控制性能明显优于PID控制.

基于领航-跟随的有人/无人机编队队形保持控制

针对有人/无人机编队飞行过程中的队形保持问题,采用领航-跟随策略设计一种有人/无人机编队队形保持控制器.首先从编队作战体系和控制原理角度设计有人/无人机编队控制系统结构;然后基于领航有人机与跟随无人机平面位姿的几何关系,建立编队内相对距离-角度运动学模型;最后在考虑僚机控制系统时变扰动的情况下,针对编队运动学模型特点设计动态反馈自适应编队队形保持控制器,并利用李雅普诺夫理论证明编队控制器的稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器能够克服僚机控制模型不确定性带来的扰动影响,可以实现编队由初始误差到期望队形的快速调整以及稳定队形的保持.