基于粒子群算法的钢丝网垫隔振器参数识别

目的 证明粒子群优化算法对钢丝网垫隔振器参数识别的有效性和准确性。探究不同的加载条件对钢丝网垫元件力学性能的影响。方法 对钢丝网垫元件进行正弦加载试验,获取试验响应数据。以双折线模型对钢丝网垫的力学性能进行描述,建立隔振器的参数识别方程,应用粒子群算法和试验响应数据识别出模型参数,并研究不同加载条件下识别参数的变化规律。结果 用识别出的参数计算绘制的迟滞回线和试验结果吻合较好。改变激励幅值和频率,钢丝网垫的一次刚度、三次刚度、滑移刚度、等效阻尼均发生规律性变化,而改变钢丝网垫所受静载,曲线变化极为微小。结论 研究证明了粒子群优化算法对钢丝网垫隔振器参数识别的有效性和准确性,是一种有工程应用价值的参数识别方法。

无人机自抗扰控制的调相补偿改进设计与抑扰实现

为解决非线性自抗扰控制应用中无人机位姿跟踪控制响应相位滞后的问题,利用非线性函数的滤波特性与相位补偿机理完成调相补偿器设计,解决了跟踪微分器实际滤波与相位跟踪之间的矛盾,进而提出调相补偿改进后的自抗扰控制(Phase Compensation ADRC,PCADRC),将其应用于四旋翼无人机飞控作业中的姿态与轨迹跟踪。通过由空中避障圆角矩和锥形螺旋组成的复合轨迹跟踪分析PCADRC应用的飞航控制性能优势,并设计无人机轨迹跟踪抗扰实验,对自抗扰控制的调相补偿改进效果进行验证。仿真与实验结果表明,对于平面或空间、平缓或陡变不同性质的轨迹,PCADRC能在确保抑扰性能前提下提高位姿跟踪的准确性、时效性与鲁棒性,能更好满足其稳健的飞控需求。

基于Super-Twisting滑模S面的无人机路径跟踪控制

针对小型固定翼无人机在执行任务时跟踪精度低以及容易受外界风影响的问题,设计基于Super-Twisting滑模S面(STSM S-Plane)的路径跟踪控制器,同时采用内外双环控制模式。外环即速度环采用Super-Twisting滑模控制,内环即姿态环采用S面控制。考虑到S面控制求导易导致积分爆炸的问题引入了二阶微分器,并对外界风组成进行建模研究。最后通过空间特殊曲线来验证所设计算法的控制性能。仿真结果表明,所设计的算法可以实现固定翼无人机对期望路径的精确跟踪,并具有良好的鲁棒性和抗干扰性能。

基于脑机接口与人机闭环的远程脑控无人机系统

随着现代军事战争的迅速演变,远程脑控无人机在实现战场信息获取、目标监视和战术部署方面扮演着愈发重要的角色。提出一种应用于远程脑控无人机的压缩感知控制范式和人机闭环控制算法,基于该控制范式及控制算法搭建面向军事应用场景的远程脑控无人机系统。在线实验结果表明:8名被试人员通过该脑控无人机系统进行导航任务,平均任务完成率为0.95,平均任务完成时间为100.46 s,显著优于基于人机开环控制算法的脑控无人机系统;新提出的脑控无人机系统可以应用于军事场景下的战场侦察,大幅度提高作战人员的无人机远程控制能力,拓展作战人员的战场感知范围。

一种空中目标关联关系挖掘分析方法

快速准确挖掘分析雷达历史数据中蕴含的目标关联关系,可以为空中目标活动规律研究、目标识别判性等提供辅助,充分发挥历史数据作用。根据目标时空特性,设计了一种新的空中目标关联关系挖掘分析方法。设计了一种时间匹配方法,生成时间关联数据集。设计了一种空间关联度量,生成空域关联数据集。运用DTW及生成树算法,匹配并搜索具有关联关系的空中目标,生成关联关系集合。经数字仿真验证,该方法可有效挖掘雷达数据历史信息,寻找目标之间的关联规律。

一种坐标通道注意力深度学习网络的军用飞机识别方法

战场态势瞬息万变,利用可见光图像对敌方用于军事行动的飞机类型进行有效区分,对提供军事作战信息具有重要意义。针对现有军用飞机识别方法存在小目标飞机和环境背景复杂导致的模型特征提取困难、数据样本数量不足导致的模型训练不充分的问题,提出一种坐标通道注意力(ConvNeXt-Coordinate Attention,ConvNeXt-CA)深度学习网络军用飞机目标识别方法。该方法在ConvNeXt网络可以保留小目标飞机特征的基础上,引入CA机制设计CA-Stage模块,提升网络对于背景和前景的区分能力;采用数据增强的方式扩充数据集,以及使用迁移学习的策略提高模型的泛化能力,训练得到具备最优超参数的ConvNeXt-CA网络。实验结果表明,与传统的军用飞机识别方法和其他深度学习模型相比,基于迁移学习的ConvNeXt-CA网络在预测准确率上有明显的提升,且具备较强的泛化能力。

机载水平后向弹射同时离轨动力学响应研究

为解决小型火箭自力发射消耗燃料较大、运载能力较弱的不足,进一步提高小型火箭运载能力,在现有冷弹射技术的基础上提出一种机载水平后向弹射方法,实现小型火箭机载平台冷弹射发射,以减小发射所需燃料、提高火箭运载能力。基于发射动力学理论,建立火箭机载水平后向弹射动力学模型,实现多工况机载水平后向弹射有限元数值仿真,研究机载平台后向弹射的弹射机理和规律。研究结果表明,以梁单元和壳单元为主的有限元模型模态振型一致,特征频率相近,各阶频率相差在10%以内;进一步研究表明,飞机攻角对弹射速度和加速度影响较小,但对角位移、角速度影响较大,飞行攻角不会影响火箭分离过程的安全性;载机振动对弹射动力学响应影响较小,且不会影响分离过程的安全性。

四旋翼无人机鲁棒嵌套饱和控制

针对四旋翼无人机在执行任务中,动力系统受到输入饱和限制,传统嵌套饱和控制算法收敛条件严格、收敛速度慢、稳态精度不高、鲁棒性不强等问题,提出了一种四旋翼无人机鲁棒嵌套饱和控制算法。首先,设计了条件相对放松的嵌套饱和控制算法,降低了设计难度,并且给出了闭环系统的稳定性证明。其次,基于条件放松的嵌套饱和控制算法,引入自耦PD和补偿函数观测器,提升系统的响应速度,稳态精度以及鲁棒性,并利用Lyapunov稳定性原理证明了闭环系统的全局稳定性。最后,将所提算法与传统嵌套饱和控制算法和PD控制算法进行了仿真对比,结果表明:本文提出的算法在暂态性能、稳态性能和鲁棒性上都是最优。

有人/无人机协同空战任务规划技术

随着“分布式作战”“马赛克战”等新型作战概念的提出,无人机作为新型空战力量,依靠其灵活性、机动性、互操作性和低廉的成本,有效地弥补了有人机在空战中的作战“盲区”,将其纳入现代空战的任务规划体系,与有人机协同配合执行空战任务,会对空战结果产生巨大的影响。研究了基于数据的空战离线任务规划技术和基于任务的空战在线任务规划技术,并基于OODA环对有人/无人机协同空战任务规划技术进行了综述,结合该技术在测试进程和实际作战应用中存在的不足,展望了该技术未来的发展趋势,对下一步开展有人/无人机协同空战任务规划研究提供借鉴参考。

改进的邻近目标GM-PHD跟踪算法

针对目标跟踪系统在邻近目标场景下难以进行精确估计的问题,提出一种改进的邻近目标GM-PHD跟踪算法。该算法通过构建基于预测权值和速度参数的自适应门限,有效避免了杂波对算法更新步骤带来的巨大迭代负担。同时,我们充分考虑了目标邻近时量测的可能分布情况,针对目标与量测的“一对零”和“一对多”现象,提出了一种新的权重分配修正方法。结果表明,目标邻近时,改进后的算法在目标数和目标状态估计方面均优于传统算法,能够显著提高跟踪准确度。

采用统计线性回归的改进ATBI-GMPHD滤波

提出一种改进的自适应新生目标GM-PHD算法。该算法以存活目标的量测更新权值构建“似然函数”,通过该函数确定量测来源并对新生目标权值做重分配,有效解决了归一化失衡问题。在量测方程高度非线性情况下,引入统计线性回归方法对量测方程进行线性化近似,求解新生目标预测均值和协方差。仿真结果表明,在新生目标信息先验缺失时,改进后的算法具有良好的跟踪精度和较低的计算量。

对抗条件下空中目标威胁评估方法

威胁常随着双方对抗的开展存在着动态演化的特点,传统威胁评估方法更多基于静态威胁进行研究,缺乏动态威胁的预测估计。针对此问题,提出一种对抗条件下的空中目标威胁评估方法。设定红方为进攻方,蓝方为防御方,以红方目标为智能体建立强化学习模型,设计其状态空间、动作空间、转换函数及奖励函数。建立威胁评估模型,确立威胁元素指标,设计威胁评估模型。对模型进行训练,训练完成的模型可根据对抗情况预测红方空中目标威胁。经试验分析,该方法在对抗条件下对红方空中目标威胁评估更具合理性。

基于变异系数法和改进TOPSIS法的空战威胁评估

目标威胁评估技术是智能战术援助决策系统的关键技术之一。针对当前空战目标威胁评估中存在的威胁评估指标具有耦合性,不同权重计算方法具有差异性,以及传统威胁排序方法逼近理想解排序法(TOPSIS)中存在方案区分度混淆等问题,设计了一种基于变异系数法和改进TOPSIS的空战威胁评估方法。对各个空战威胁评价指标进行相关性热力图分析,选择合适的威胁评估指标。建立主客观权重相结合的空战威胁评估模型,在客观方法选择上用变异系数法代替了熵权法,降低了模型对数据的要求。用Manhattan距离取代传统TOPSIS法中的欧式距离对威胁系数进行排序,将排序误差率减小了6%。算例仿真分析结果表明,该方法既考虑到决策者的主观偏好,又保证了决策的客观性,有效提升了空战威胁评估的精度。

无人旋翼机载激光武器反蜂群作战概念研究

鉴于传统防空手段难以有效应对无人机蜂群的问题,提出了搭载高能激光器的旋翼飞行平台反蜂群概念。首先,通过研究了解典型蜂群的作战特点,分析了无人机蜂群可能的运用模式;其次,通过分析现有防空拦截系统的特性,引出旋翼飞行平台搭载高能激光武器用于打击蜂群的运用方法;最后,分析研究了旋翼机载高能激光武器的可能运用场景、杀伤模式和打击流程。旋翼飞行平台搭载高能激光武器的光速攻击、点面杀伤、全天候打击等特点极其适用于蜂群来袭的运用场景,能够更高效拦截来袭蜂群,可靠保证重要设施的安全。

基于最小封控时间的机场跑道毁伤评估方法

以打击后的机场跑道为背景,解决对敌方机场毁伤评估问题,建立最小封控时间窗口搜索模型以及基于封控时间构建跑道毁伤评估标准,利用改进的免疫遗传算法求解模型。考虑到遗传算法盲目性和只能求解近似解的特点,引入免疫过程并增加记忆单元,解决过早收敛和近似最优解问题。通过仿真对比,所提出的算法能够有效搜索跑道的最小封控时间窗口,支撑评估机场毁伤程度,通过改进免疫遗传算法,有效提升搜索效率的同时避免陷入局部解,并求解真正的最优解。

武器发射过程中直升机综合外挂梁响应特性分析

直升机综合外挂梁作为连接机身和武器发射装置的过渡结构,探究其在武器发射过程中受扰响应具有积极的工程意义。将综合外挂梁结构简化为空间线性梁结构,建立局部单元坐标与系统坐标系下的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵和力向量的关系,构建了直升机综合外挂梁空间梁响应模型;结合动力学方程,推导了综合外挂梁各节点随时间的六自由度响应关系;最后结合实例仿真,计算出武器发射过程中综合外挂梁的受扰情况。

基于PACA的复杂空中目标战术意图识别方法

针对战场中空中目标航迹动态性、时序变化性及意图多样的特性,提出一种基于端到端类属属性学习的识别方法,作为智能多意图识别模型的基本框架。融合目标航迹中的时序特征及属性特点,通过压缩及修正预处理统一输入编码信息,封装专家的知识经验为标签,学习指挥员战时情况判断的思维方式,消除其隐蔽性、欺骗性和对抗性所带来的干扰因素,得出特定目标的复杂战术意图。通过仿真实验,采用常用多分类评价体系分析端到端训练方式对结果的影响,以及与相关方法的对比分析表明,所提算法针对多意图识别更具有效性和参考价值,可用于支撑作战筹划系统建立非合作目标与保卫要地的关联关系。

叶栅吸力面吸气位置与角区分离的关联性分析

高压压气机后面级的叶片吸力面三维角区内易堆积大量的低能流体。为了指导吸气槽设计,达到量化分析叶栅吸力面吸气槽位置与角区分离的关联性的目的,以一高负荷压气机叶栅为研究对象,采用计算流体力学仿真软件讨论了全叶高吸气槽轴向位置变化对叶栅性能的影响,并以角区分离起始位置到叶栅前缘之间的距离(ZCS)作为量化标准。研究表明:在设计工况附近,总压损失随着吸气槽轴向位置从前向后移动表现出了先减小后增大的趋势,且叶片吸力面吸气槽在不同工况下存在最佳轴向位置。在0°迎角时,当吸气槽距离分离点间的轴向距离为0.33倍的ZCS时为最佳,可使总压损失系数降低10.9%。这种量化结果借助角区分离结构实现了吸气槽轴向位置设计的标准化指导。

液弹隔振器非线性传递特性研究

针对液弹隔振器下端空气弹簧变形特点,本研究从液弹隔振器结构模型出发,分析液弹隔振器各部分受力与位移关系,推导考虑和不考虑液弹隔振器下端非线性刚度的运动方程。获得两种条件下液弹隔振器位移传递率,分析存在非线性刚度下位移传递率特性。研究发现:考虑非线性的位移传递率表现出显著的硬化特性,最佳隔振频率随着激振位移幅值增长而增大,隔振频率设计值处的位移传递率随激振位移幅值增长而增大,即隔振效果下降;当液弹隔振器承受较大幅值振动,如激振位移幅值超过10%空气弹簧深度,应当考虑空气弹簧非线性刚度影响。

热/自然交变环境下玻璃纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料模拟使役工况试验研究

目的 研究装备动力舱在热/自然交变环境下玻璃纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料性能随模拟使役工况试验时间的退化规律,提升装备动力舱热/自然交变环境效应控制水平。方法 以玻璃纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料为研究对象,以湿热、盐雾和高温试验为热/自然交变环境试验谱,以振动试验为加速因子,开展5个周期的实验室模拟使役工况加速试验,对比分析样件初始状态和每一个周期试验后的性能。结果 经模拟使役工况试验后,玻璃纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料的颜色由白色逐渐变成黄色,SiO_(2)气凝胶含量逐渐减少,纤维元素组成变化不明显,导热系数升高,隔热性能下降,且均在4周期模拟使役工况试验后出现明显变化。结论 玻璃纤维增强SiO_(2)气凝胶复合材料经5个周期的模拟使役工况试验后,其常温导热系数仅为0.026 4 W/(m·K),热面温度为200℃时,冷面平均温度仅为68.5℃,热/自然交变温差为43.5℃,具有良好的环境适应性。