检索结果-内蒙古大学图书馆

控制与决策 2016年第4期31卷 701-708页

作者：姚鹏王宏伦北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

针对复杂地形环境下的无人机三维航路规划问题,提出一种基于改进的扰动流体动态系统与灰狼优化理论的混合航路规划算法.构建改进的扰动流体动态系统数学模型,通过修正初始汇流得到扰动流场,流场流线即可看作规划航路,能有效避免驻点、... 详细信息

针对复杂地形环境下的无人机三维航路规划问题,提出一种基于改进的扰动流体动态系统与灰狼优化理论的混合航路规划算法.构建改进的扰动流体动态系统数学模型,通过修正初始汇流得到扰动流场,流场流线即可看作规划航路,能有效避免驻点、局部陷阱等问题.通过模拟灰狼群体的等级制度和捕食策略,并引入个体记忆功能和优胜劣汰选择规则,对障碍物反应系数进行寻优.仿真结果表明,规划出的三维航路平滑、可飞,具有良好的避障特性.

关键词：复杂地形环境无人机三维航路规划扰动流体动态系统灰狼优化

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基于动态流体扰动原理的三维滚动航路规划

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北京航空航天大学学报 2015年第12期41卷 2280-2287页

作者：姚鹏王宏伦刘畅北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

针对复杂环境中存在运动目标、移动威胁与突发威胁等多种情况,将动态流体扰动算法与滚动优化策略相结合,进行无人机(UAV)三维动态航路规划.基于移动目标运动信息与威胁运动信息引入相对初始流场,用扰动矩阵量化表示障碍物或威胁对相对... 详细信息

针对复杂环境中存在运动目标、移动威胁与突发威胁等多种情况,将动态流体扰动算法与滚动优化策略相结合,进行无人机(UAV)三维动态航路规划.基于移动目标运动信息与威胁运动信息引入相对初始流场,用扰动矩阵量化表示障碍物或威胁对相对初始流场的扰动影响,计算相对扰动流场,进而得到实际流场流线即无人机规划航路.充分利用实时环境信息,综合考虑未来运动态势,在有限时域内采用动态流体扰动算法规划出可选航路,然后构建目标函数,滚动优化反应系数,实现在线航路规划.仿真结果表明,该算法能较好地适用于复杂动态环境.

关键词：无人机(UAV) 三维动态航路规划复杂环境动态流体扰动滚动优化

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机载光电平台的复合补偿控制方法

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光学精密工程 2012年第6期20卷 1272-1281页

作者：扈宏杰王元哲北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

为实现机载光电平台的实时高精度稳定跟踪控制,提出了一种基于改进干扰观测器和模糊逼近的复合自适应补偿控制方法。首先,根据系统的机械结构特点分析了各框架间的运动学耦合关系;考虑到载体扰动的影响,提出了一种基于速度信号的改进干... 详细信息

为实现机载光电平台的实时高精度稳定跟踪控制,提出了一种基于改进干扰观测器和模糊逼近的复合自适应补偿控制方法。首先,根据系统的机械结构特点分析了各框架间的运动学耦合关系;考虑到载体扰动的影响,提出了一种基于速度信号的改进干扰观测器结构,并分析了它的工作原理和鲁棒稳定性。然后,针对机械系统中普遍存在的摩擦等干扰现象,设计了基于模糊逼近的复合补偿控制策略以保证系统的跟踪性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论证明了系统的全局稳定性和跟踪误差的渐进收敛。实验结果显示,该控制方法具有较高的稳定精度,其跟踪误差可达μrad数量级,表明该方法可以有效地抑制载体扰动的影响并且具有良好的跟踪性能,是可行有效的。

关键词：机载光电平台视轴稳定跟踪干扰观测器模糊系统复合控制 Lyapunov稳定性

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基于舵机指令前馈的电液负载模拟器同步控制

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北京航空航天大学学报 2015年第1期41卷 124-132页

作者：韩松杉焦宗夏尚耀星汪成文北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速... 详细信息

电液负载模拟器是典型的带有强运动耦合的电液力(矩)伺服系统,克服由运动干扰造成的多余力是其控制的关键问题.针对于目前常用的同步补偿算法在消除多余力实际应用中存在的问题,提出了基于舵机指令前馈的同步补偿策略.该策略采用舵机速度指令信号和负载模拟器力矩反馈信号来实现精确的同步补偿,不需要舵机的速度信号、加速度信号以及阀控信号.同时该策略考虑了加载力矩对舵机输出速度的影响,相对于传统速度同步算法在大负载力矩跟踪下可得到更好的多余力消除效果,从而能实现更准确的速度同步补偿.针对于典型加载工况进行的仿真和实验结果表明,该策略能有效解决舵机运动扰动带来的多余力问题,进而提高动态加载精度.

关键词：电液负载模拟器液压伺服机构同步运动扰动抑制速度指令

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一种基于注意力机制的群集运动模型

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中国科学：技术科学 2019年第9期49卷 1040-1050页

作者：李沛段海滨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室

利用选择性注意机制能够进行高效信息筛选的特点,提出了一种基于注意力机制的群集运动模型.模型中的个体采用视觉导引的固定邻居个数感知规则,根据邻居对于局部有序度的贡献计算其显著度值,而后采用阈值响应模型改变自身的状态,并在不... 详细信息

利用选择性注意机制能够进行高效信息筛选的特点,提出了一种基于注意力机制的群集运动模型.模型中的个体采用视觉导引的固定邻居个数感知规则,根据邻居对于局部有序度的贡献计算其显著度值,而后采用阈值响应模型改变自身的状态,并在不同的状态下采取不同的运动策略.首先分析了选择性注意和群集行为的关系,然后对群集中注意力驱动的信息传播过程进行了研究,发现在注意力机制的驱动作用下,群集中的信息传播呈现出层级网络结构;最后对所提出的群集模型在单向刺激下的群集运动以及信息个体诱发的群集运动等自组织运动特性进行了仿真实验分析.

关键词：群集运动选择性注意层级网络交互规则

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基于行为协同和虚拟目标相结合的无人机实时航路规划

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控制理论与应用 2011年第1期28卷 131-136页

作者：武善杰郑征蔡开元北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室北京100191

针对实时航路规划问题,综合考虑航路最优、平滑性、全局收敛性以及从威胁域的逃逸能力等限制时,还没有有效的规划算法.为此提出了一种基于行为协同和虚拟目标相结合的无人机实时航路规划方法.该方法将无人机的航路规划行为分为局部和全... 详细信息

针对实时航路规划问题,综合考虑航路最优、平滑性、全局收敛性以及从威胁域的逃逸能力等限制时,还没有有效的规划算法.为此提出了一种基于行为协同和虚拟目标相结合的无人机实时航路规划方法.该方法将无人机的航路规划行为分为局部和全局行为:局部行为采用基于模糊控制的方法,用来实现威胁体规避;全局行为使用全局算法,通过全局目标和虚拟目标的切换实现了全局目标收敛和威胁域边界跟踪,然后通过模糊控制器对两种行为进行协同.最后通过分析、证明以及几种不同情形下的仿真表明该方法具有航路短、平滑和全局收敛的特点.

关键词：航路规划行为协同模糊控制虚拟目标

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基于特殊个体的网络进化博弈群智合作激发调控

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中国科学：技术科学 2023年第2期53卷 167-176页

作者：王浩淼魏晨邓亦敏北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术重点实验室仿生自主飞行系统研究组北京100083

引导群体中智能行为的产生与传播是群体智能领域的重要研究方向.相互合作是自然界中常见的群体智能行为.本文建立了一种基于特殊个体的网络进化博弈模型,分析了群体激发合作水平的进化特性以及调控手段.首先通过在规则网络进化博弈模型... 详细信息

引导群体中智能行为的产生与传播是群体智能领域的重要研究方向.相互合作是自然界中常见的群体智能行为.本文建立了一种基于特殊个体的网络进化博弈模型,分析了群体激发合作水平的进化特性以及调控手段.首先通过在规则网络进化博弈模型中建立有效的干预控制体系结构,实现对群集系统的调控作用;然后通过设计基于群体智能的特殊个体控制规则,特殊个体能起到促进合作行为涌现的群智激发作用;最后利用蒙特卡罗仿真方法分析了特殊个体对群体进化特性的影响,并讨论了不同参数条件对合作水平的影响.

关键词：特殊个体网络进化博弈软控制群智合作激发蒙特卡罗仿真

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时变切换拓扑下基于虚拟误差的无人机集群分布式协同控制

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1637-1651页

作者：张兆宇段海滨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术重点实验室仿生自主飞行系统研究组北京100083

本文针对时变切换的受限通信链路条件下的无人机集群协同控制问题,设计了一种基于虚拟误差的多无人机分布式协同控制算法,研究对象设置为具有非线性耦合特性的四旋翼无人机集群.首先,使用时变切换无向拓扑来描述干扰存在的受限环境下通... 详细信息

本文针对时变切换的受限通信链路条件下的无人机集群协同控制问题,设计了一种基于虚拟误差的多无人机分布式协同控制算法,研究对象设置为具有非线性耦合特性的四旋翼无人机集群.首先,使用时变切换无向拓扑来描述干扰存在的受限环境下通信链路通断特性,将连续可微的权重函数用作邻接矩阵元素,用以描述邻居节点间通信链路的时延阻滞特性.其次,设计姿态内环控制回路的指令驱动力矩,消去非线性姿态旋转误差项,利用障碍李雅普诺夫函数证明姿态控制内环系统稳定性.此外,在外环位置控制回路中引入两个辅助控制量,利用其构造与原平动动力学系统等价的辅助误差系统.利用该虚拟误差系统设计满足推力有界性的控制输入,避免每个节点的控制系统对节点自身和邻居节点的位置及速度信息的反馈需求,将集群内全部无人机节点的虚拟位置、速度误差以堆叠形式构造位置控制回路李雅普诺夫函数,基于姿态回路的渐近稳定证明位置闭环控制系统的渐近稳定性.最后,设置仿真场景中的通信拓扑为满足一致联合准强连通的时变无向切换拓扑,引入4个四旋翼无人机节点开展分布式协同控制律的仿真实例验证,进一步将本文设计的分布式控制协议分别同其他文献中所提出的基于虚拟系统的分布式控制算法及基于滑模误差流形的控制算法相对比,验证本文所提出算法能够仅在给定中心参考速度前提下跟踪速度积分所得的虚拟领导中心轨迹,且在集群构型保持和速度一致性控制方面具有显著优势.

关键词：四旋翼无人机集群分布式控制虚拟误差法时变拓扑

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考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计

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航空学报 2024年第15期45卷 273-293页

作者：武天才王宏伦任斌刘一恒吴星雨严国乘北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学沈元学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

针对再入过程中的禁飞区规避和拦截弹躲避问题,提出一种考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计方法。首先,在纵向制导中,为了提升飞行器的制导性能,基于制导控制一体化设计思想,采用包含姿态容错控制系统的飞行器... 详细信息

针对再入过程中的禁飞区规避和拦截弹躲避问题,提出一种考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计方法。首先,在纵向制导中,为了提升飞行器的制导性能,基于制导控制一体化设计思想,采用包含姿态容错控制系统的飞行器六自由度模型进行待飞航程的预测;针对随之产生的计算耗时问题,进一步采用深度网络进行预测环节的拟合,以提升算法的实时性;接着,在侧向制导中,为了解决禁飞区规避和拦截弹躲避问题,引入扰动流体动态系统(IFDS)算法进行考虑威胁因素的飞行器期望航向角计算,并结合航向角误差走廊和倾侧角翻转逻辑进行侧向制导指令的求取,使飞行器具备规避与突防能力;然后,考虑到飞行环境的复杂性、飞行器再入段机动能力的差异性和姿态容错控制系统动态特性对制导性能的影响,结合深度强化学习算法进行智能体训练,使其可根据飞行器实时状态进行扰动流体动态系统算法参数的在线决策,提升所提方法的有效性和适应能力。最后,由半物理对比仿真和蒙特卡罗仿真结果可知,所提方法具有较强的规避、突防与制导性能。

关键词：高超声速飞行器制导控制一体化规避突防深度强化学习

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带爪无人机自主控制技术新进展

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1533-1548页

作者：段海滨王壮壮霍梦真孙永斌北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术重点实验室仿生自主飞行系统研究组北京100083

带爪无人机因同时具备作业机构的高精度操作能力和无人机的灵活机动性而被广泛关注.随着带爪无人机应用需求的增加和能力边界的拓展,国内外学者对其关键技术的研究日趋深入.本文对带爪无人机的作业机构构型、建模和控制方面的代表性研... 详细信息

带爪无人机因同时具备作业机构的高精度操作能力和无人机的灵活机动性而被广泛关注.随着带爪无人机应用需求的增加和能力边界的拓展,国内外学者对其关键技术的研究日趋深入.本文对带爪无人机的作业机构构型、建模和控制方面的代表性研究进展进行了讨论分析,并分别从作业机构和无人机平台角度阐述了其演变历程,将带爪无人机的建模方法分为整体建模法和独立建模法,在自主控制方面归纳了目前所研究的经典控制及机器学习方法,并分析了其优缺点.讨论了带爪无人机自主控制的技术难点和痛点,并对其未来发展方向进行了展望.

关键词：带爪无人机作业机构无人机平台动力学建模自主控制

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