无人机自主引导跟踪与避障的近端策略优化

针对无人机地面动态目标跟踪问题,建立了远距离自主引导与近距离伴飞避障2个阶段的马尔可夫决策过程模型。在此基础上,提出了一种改进的近端策略优化(PPO)算法。考虑到无人机接收到的数据具有时序性且环境状态存在上下文关联,所提算法采用长短期记忆(LSTM)网络,通过无人机与目标的实时位置关系等状态信息来计算奖励值,更新网络参数,并进行自适应优化迭代。通过基于ROS系统的仿真测试平台进行试验,结果表明:所提算法安全有效地实现了侦察任务全过程的自主机动,与传统的PPO算法相比,LSTM的引入缩短了模型训练时间,跟踪与避障的效率明显提高,进一步加强了算法的鲁棒性、准确性和实时性。

基于CEA-GA的多无人机三维协同曲线航迹规划方法

针对多无人机协同航迹规划求解计算复杂度高,收敛效率差等问题,提出一种基于混沌精英适应遗传算法(CEA-GA)的多无人机三维协同曲线航迹规划方法。利用层级规划思想,建立基于单机规划层-航迹平滑层-多机协同规划层的多无人机三维协同曲线航迹层级规划模型,将复杂约束规划问题分解为子函数优化求解问题,减小计算量;考虑到遗传算法(GA)求解高维复杂约束优化问题存在的性能局限,采用Tent混沌映射均匀初始化种群,以扩大个体搜索空间,丰富种群多样性,在此基础上,通过引入自适应遗传算子平衡算法的全局搜索与局部开发能力,帮助个体跳出局部最优,并采用适应度动态更新策略进一步提高算法的局部探索能力和收敛速度。将精英保留策略引入GA以更好地保证改进算法的全局收敛性。将CEA-GA应用于模型求解,仿真实验结果表明:CEA-GA具有较强的鲁棒性、较好的寻优性能和收敛效率,且能够为集群规划满足约束条件的协同曲线航迹,从而验证了所提方法的有效性和CEA-GA的优越性。

一类直接模型参考Backstepping自适应控制

提出一种新的直接模型参考Backstepping自适应控制系统结构.该系统在直接模型参考自适应控制(MRAC)结构的基础上,增加了Backstepping控制信号发生器,通过Backstepping方法的灵活设计获得良好的过渡过程品质,得到直接MRAC在稳定性和鲁棒性设计等方面的优点.采用高阶调节器设计了未具规范化的直接模型参考Backstepping自适应律,克服了传统自适应律引入规范化信号后使系统过渡过程品质下降的缺点.

反推自适应控制的发展及应用

反推自适应控制是当前自适应控制理论和应用的前沿课题之一,在航空航天等高技术领域有着广阔的应用前景.近年来,在处理线性和某些非线性系统时,该方法在改善过渡过程品质方面展现出较大的潜力,已应用于飞机及导弹等的控制.在此介绍了反推自适应控制的基本思想和方法,该领域国内外研究现状和工程应用情况,讨论了其存在的问题及可能的研究方向.

“互联网+传统教育”模式在工程类高等教育中的应用

随着互联网技术的快速发展,传统教育的教学模式已经无法满足不断增长的学习需求,为了提高教学质量,"互联网+传统教育"模式成为教育者们研究的热门问题。文章剖析传统教育教学模式和互联网教育教学模式的优缺点,根据我国工程类高等教育的现状,探讨"互联网+传统教育"模式在教学中的应用。

航空发动机旋转失速和喘振的动态面控制

针对航空发动机的旋转失速与喘振问题,设计了一种动态面控制方法。新方法控制算法简单,克服了Backstepping方法算法复杂的缺点,并且保留了传统反馈线性化方法中被抵消的有用非线性项;控制器结构单一,当失速情况存在时,控制器的结构与不考虑失速情况时完全一样,仅需更改的是控制器参数的大小;需要的模型信息较少,仅需知道压气机特性包线和Greitzer稳定参数的上界,而无需对失速振幅信号进行测量;基于Lya-punov稳定性理论和数值仿真结果表明了闭环系统的稳定性。

驾驶员自适应神经模糊推理模型的建立与仿真

提出了一类基于自适应神经模糊推理系统(ANFIS)的飞机驾驶员建模方法。首先建立了包含若干待定模糊规则参数的基本驾驶员Takagi-Sugeno模糊模型,将其转换成等效的ANFIS网络系统后,采用驾驶员实际操纵数据和自适应BP算法对模糊规则各个待定参数进行训练并建立最终的模型。进而对已建立的驾驶员模型进行人机闭环系统仿真,结果表明,较之传统的传递函数模型,ANFIS模型与驾驶员实际操作输出之间的拟合程度更加理想。

一种Backstepping模型参考鲁棒飞行控制律的设计

提出了一种Backstepping模型参考鲁棒飞行控制律的设计方法。方法的主要特征是:在仅需要输入输出信号的情况下,即使系统参数未知且存在未建模动态和非线性因素干扰,系统仍能保证较强的鲁棒性,获得良好的跟踪效果。具体给出了飞机纵向通道短周期控制的设计方案,同时讨论了其他复杂模态下该方案的扩展方法。对上述方案的数值仿真显示了该方法良好的跟踪性能。

超机动飞行的非线性反推自适应控制

为解决对象参数未知时的超机动飞行控制问题,设计了一种非线性反推自适应控制器。针对超机动飞行的非线性模型,适当选取Lyapunov函数和中间虚拟控制信号,同时通过自适应控制律的设计来调节未知参数并得到了最终的控制信号。仿真结果表明,即使模型参数未知,所设计的控制律也能在过失速机动条件下控制飞机跟踪指令飞行,同时保证了闭环系统的稳定性。

基于虚拟仪器技术的飞行自动控制系统性能检测及故障诊断

分析了某型飞机飞行自动控制系统的信号交联关系 ,介绍了一种基于虚拟仪器技术的飞行自动控制系统性能检测及故障诊断系统的设计。重点讨论了该检测系统的虚拟仪器配置方案及其软、硬件实现方法。

模型参考鲁棒控制的重新设计与仿真

提出了一种新的模型参考鲁棒控制方案。分析了以往方案在被控对象相对阶大于1时跟踪性能不理想的原因,通过对误差方程的变换引入新的Lyapunov函数,由此重新设计了其Backstepping控制律。可以证明:即使系统参数未知且存在未建模动态和非线性因素干扰,新方案在保证闭环系统稳定性的同时,可显著改善系统的跟踪性能并降低控制信号的幅度。分别采用新方法、以往的模型参考鲁棒控制和传统的零极点配置方法,对某自动驾驶仪俯仰保持模态控制律设计进行数值仿真对比,结果表明:无论从跟踪性能和控制信号性能来看,都以新方案为最优。

飞机纵向运动模型参考反推自适应PID控制

为克服飞行控制系统设计中传统增益规划方案的缺点,提出一类飞机纵向运动模型参考反推自适应PID控制方案,并给出了该方案的具体设计过程和跟踪性能改善方法.理论分析和数值仿真结果表明,该方案兼具反推自适应控制和PID控制的优点,即:无需知道被控对象的精确数学模型,控制器结构简单,鲁棒性强,在不增大控制增益的前提下具有良好的跟踪性能.

基于虚拟仪器技术的某型飞机电传模拟器传感系统动态特性补偿仪

介绍了一种基于虚拟仪器技术的电传模拟器传感系统动态特性补偿仪。重点讨论了该补偿仪的虚拟仪器配置方案、数字滤波原理及其软、硬件实现方法。并且根据系统参数对补偿效果的影响 ,设计了一种自动查找最优补偿算法。

某型飞机纵向通道极限状态限制器设计与实现

极限状态限制器是保证飞机飞行安全的重要设备,本文提出了一种基于传感信号神经网络训练的某型飞机极限状态限制器,讨论了限制器的结构和限制因素,给出了限制器控制律的神经网络实现方法。数值仿真结果表明(高度10km,马赫数0.8/1.5):1.当飞行员平稳拉杆(2°/s),攻角和法向过载平稳增加直至其中一项超过边界值时,驾驶杆纵向位移被限制。2.当飞行员猛烈拉杆(8°/s)时,限制器预计飞机攻角或纵向过载的过于剧烈变化而对驾驶杆位移提前限制。

基于扩张状态观测器的运输机多故障容错控制

针对含有传感器与舵面故障的运输机姿态跟踪问题,提出了一种基于扩张状态观测器的反步容错控制方法。采用状态观测器与控制器分开设计的方法,设计含神经网络的扩张状态观测器估计系统状态、传感器和舵面故障信息。在此基础上,利用状态估计值代替实际状态,采用反步法设计姿态角跟踪控制律,并引入指令滤波器提高反步法的控制性能,基于Lyapunov稳定性理论推导证明了闭环系统跟踪误差的最终有界收敛。仿真结果表明,在系统存在传感器与舵面多故障的条件下,所提方法依然可以实现运输机姿态角的稳定跟踪。

一种新的约束变速趋近律离散滑模控制方法

考虑惯性执行器输出速度有限的实际,引入趋近律变化速率的控制函数,设计了一种新的无抖振离散滑模变速趋近律算法.首次提出了通过设计趋近律变化速率来构造离散滑模趋近律的思想,使得控制器的物理意义更加明显,设计更加灵活和简单.对于标称系统,该算法可以使切换函数在有限时间内快速无抖振地收敛至零;对于满足匹配条件的不确定系统,切换函数能够收敛至与不确定性及控制参数相关的某一数值,通过设置控制参数,可使这一数值任意小.

基于线性化反馈的滑模变结构重装空投纵向控制律设计

针对重装空投过程中,重型货物持续移动及瞬间离机严重影响载机的安全性等问题,提出了基于线性化反馈和滑模变结构控制相结合的控制律设计方法,利用非线性多输入多输出反馈线性化完成系统解耦线性化,在此基础上采用滑模变结构控制设计系统内环速度与俯仰姿态跟踪控制器,保证了系统鲁棒性,结合外环PID高度保持控制器完成整个飞行控制系统的设计.最后,仿真验证了该控制器鲁棒性强,且满足空投任务战技指标要求.

考虑多种影响因素下的改进重装空投系统建模

针对当前重装空投数学模型与实际系统存在偏差的问题,放宽建模假设,提出了牵引伞力作用方向,建立了涵盖刚体货物、舱内地板角、牵引伞等影响因素的空投数学响应模型。针对建模过程的复杂性,改进了传统分离体法建模方法,简化了建模过程,提高了模型的扩展性。最后,通过与现有重装空投模型的理论分析与仿真对比,证明了该模型具有较小的建模误差,更贴近于实际重装空投系统。

确定采样型强跟踪滤波飞机舵面故障诊断与隔离

为了克服扩展多模型自适应估计中扩展卡尔曼滤波的理论局限性,多重渐消因子强跟踪改进引起的滤波发散现象以及多维高斯故障概率计算量大等问题,本文将一类基于确定解析采样近似方法的非线性次优高斯滤波与多模型自适应估计相结合,提出了改进的多重渐消因子强跟踪非线性滤波快速故障诊断方法.确定采样型滤波克服了扩展卡尔曼滤波的理论局限性;推导了等效多重渐消因子计算方法,避免了非线性系统雅克比矩阵的计算,提高了故障突变时的跟踪性能;提出了基于平方根分解的改进的一步预测协方差更新方程,保证了滤波稳定性;提出了基于欧几里得范数简化的故障概率计算方法,降低了计算量.通过对比仿真验证了3种不同非线性滤波算法及其强跟踪改进算法的有效性,故障诊断方法跟踪性强、速度快、精度高,具有较好的鲁棒性和稳定性.

利用跟踪-微分器构造增广比例导引律

研究了一种构造增广比例导引律的方法。采用具有较强滤波功能的跟踪-微分器来估计视线角速度和视线角加速度,并将信号延迟环节和指令"软化"环节构成导引耦合器来消除跟踪-微分器过渡过程对导引性能的不利影响。给出了几种典型跟踪-微分器构造增广比例律时的应用方法,针对典型跟踪-微分器的优缺点,提出了一种简洁快速无振荡跟踪-微分器,并将其用于增广比例导引。仿真实验表明,具有跟踪-微分器结构的增广比例导引方案有良好的导引性能,且简单可行。