检索结果-内蒙古大学图书馆

自动化学报 2025年第5期51卷 1052-1066页

作者：袁洋段海滨魏晨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器一体化控制全国重点实验室

针对执行器故障的无人机/无人艇异构协同系统编队包容控制问题,提出一种固定时间预设性能演化控制方法.为保证基于视觉测量的相对位置信号的连续性和准确性,设计控制误差收敛的演化路径,通过固定时间预设性能函数使误差限制在演化路径... 详细信息

针对执行器故障的无人机/无人艇异构协同系统编队包容控制问题,提出一种固定时间预设性能演化控制方法.为保证基于视觉测量的相对位置信号的连续性和准确性,设计控制误差收敛的演化路径,通过固定时间预设性能函数使误差限制在演化路径的邻域内,并利用转换函数将受约束跟踪问题转换为无约束镇定问题.采用动态面技术对转换后的误差动力学进行控制,并利用干扰观测器和自适应技术对干扰和未知执行器故障进行估计.通过Lyapunov函数证明误差动力学闭环系统所有信号都是最终一致有界的,并进一步证明编队误差是固定时间稳定的,数值仿真验证了所提方法的有效性.

关键词：异构协同系统编队包容控制执行器故障预设性能演化控制固定时间稳定

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无人飞行器集群自主控制专题序言

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自动化学报 2025年第5期51卷 903-904页

作者：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一体化控制全国重点实验室

随着无人飞行器技术的快速发展,集群系统在军事侦察、灾害救援、物流配送、农业植保等领域的应用潜力日益凸显.集群自主控制是无人飞行器集群方向的核心关键技术和“卡脖子”挑战痛点难题,通过突破无人飞行器集群自主控制技术,实现高效...

随着无人飞行器技术的快速发展,集群系统在军事侦察、灾害救援、物流配送、农业植保等领域的应用潜力日益凸显.集群自主控制是无人飞行器集群方向的核心关键技术和“卡脖子”挑战痛点难题,通过突破无人飞行器集群自主控制技术,实现高效协同作业,提升复杂环境下的任务适应性和系统鲁棒性,为未来智能无人飞行器的新质规模化应用提供关键技术支撑.为及时反映我国研究人员在无人飞行器集群自主控制方面的最新研究成果,进一步推动相关领域的创新发展,《自动化学报》组织了“无人飞行器集群自主控制”专题.经同行评议,本专题共录用6篇学术论文,涵盖无人飞行器编队控制、集群围捕、任务分配、集群相变等方面的研究,凸显了国内专家学者在无人飞行器集群自主控制方向的部分新理论、新方法和新技术.

关键词：

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碳纤维复合材料液压缸的活塞杆力学分析与设计

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机械工程学报 2025年第4期61卷 314-322页

作者：尚耀星王业硕于天李瑶焦宗夏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一体化控制全国重点实验室北京100191 北京航空航天大学先进机载系统工业和信息化部重点实验室北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composites,CFRP)凭借其优异性能在液压元件与系统轻量化方面受到广泛关注。目前,CFRP在液压缸上的应用主要集中于缸筒,而在活塞杆中的应用研究较少。针对大推拉力的细活塞杆的轻量化,从复... 详细信息

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced composites,CFRP)凭借其优异性能在液压元件与系统轻量化方面受到广泛关注。目前,CFRP在液压缸上的应用主要集中于缸筒,而在活塞杆中的应用研究较少。针对大推拉力的细活塞杆的轻量化,从复合材料杆的力学简化模型出发,研究复合材料的厚度、角度参数的影响,指导复合材料杆的铺层设计。对于CFRP活塞杆的金属-非金属连接结构,设计CFRP与金属接头的凸台嵌合结构,并对结构参数进行优化。形成基于有限元的异质材料活塞杆分析方法,设计试制轻量化活塞杆样件,并组装成液压缸样机进行测试,试验结果表明活塞杆满足设计要求,比同尺寸钢制活塞杆减重64.77%,验证了CFRP在液压缸制造中的可行性和轻量化潜力。

关键词：液压缸活塞杆轻量化碳纤维增强复合材料

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碳纤维液压缸纤维增强层正向设计方法

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机械工程学报 2025年第2期61卷 338-345页

作者：尚耀星姜超凡于天李瑶王业硕焦宗夏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国家级重点实验室北京100191 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800

液压缸在航空航天、工程机械等领域的轻量化有着很大潜力,其中碳纤维替代金属就是重点方向之一。以往碳纤维液压缸纤维增强层的设计大多基于工程经验,缺乏正向设计方法,由于碳纤维增强层的强度和刚度直接由碳纤维的总层数和每层的铺层... 详细信息

液压缸在航空航天、工程机械等领域的轻量化有着很大潜力,其中碳纤维替代金属就是重点方向之一。以往碳纤维液压缸纤维增强层的设计大多基于工程经验,缺乏正向设计方法,由于碳纤维增强层的强度和刚度直接由碳纤维的总层数和每层的铺层角度综合决定的,所以为了满足液压缸耐压和密封等设计需求,提出一种碳纤维液压缸纤维增强层的正向设计方法,确定了碳纤维增强层的总层数和每层铺层角度。设计方法共分为两步,第一步利用复合材料网格理论确定增强层纤维总层数,第二步基于层合筒力学模型,利用多目标粒子群算法得到优质解集Pareto前沿,然后根据评价函数选择出最合适的角度铺层方案。给出一实例通过正向设计方法获得最佳铺层方案,利用有限元进行应力计算,根据蔡吴强度理论进行强度校核,与正向设计方法计算出的结果比对之后,证明了该正向设计方法的可行性。根据仿真数据分析了铺层角度对强度刚度影响的规律。最后以最佳铺层方案为例,说明了利用该正向设计方法设计的碳纤维增强层相比于替代掉的金属有着很好的减重效果。

关键词：液压缸轻量化碳纤维纤维增强层铺层正向设计

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基于强化学习的多能源动态滑翔航迹优化方法

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西北工业大学学报 2025年第1期43卷 128-139页

作者：张云飞王宏伦张梦华巩轶男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国防科技重点实验室北京100191 海鹰航空通用装备有限责任公司北京100074

针对无人机动态滑翔问题,提出了一种基于深度强化学习的航迹优化方法。该方法综合利用梯度风能和太阳能,引入了障碍物约束以模拟复杂障碍环境。使用神经网络近似逼近高斯伪谱方法求解航迹的策略,在训练得到的策略基础上利用双延迟深度... 详细信息

针对无人机动态滑翔问题,提出了一种基于深度强化学习的航迹优化方法。该方法综合利用梯度风能和太阳能,引入了障碍物约束以模拟复杂障碍环境。使用神经网络近似逼近高斯伪谱方法求解航迹的策略,在训练得到的策略基础上利用双延迟深度确定性策略梯度算法进行策略改进,在大幅度提升推理实时性的同时解决了传统最优控制算法在动态滑翔领域难以应对变化风场的问题。实验针对动态滑翔2种经典模式进行仿真验证,之后在考虑多种能量源的情况下进行蒙特卡洛仿真。结果表明,基于深度强化学习的动态滑翔航迹优化方法在单个滑翔周期内获能与最优结果相近,而实时推理决策时间减少了91%。在变化风场环境下,文中方法相较于传统方法具有更强的适应性。

关键词：动态滑翔强化学习高斯伪谱航迹优化

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仿鸟群自推进机制的无人机集群相变控制

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自动化学报 2025年第5期51卷 960-971页

作者：段海滨尤灵辰范彦铭李明北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器一体化控制全国重点实验室中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所

针对无人机集群的运动相态转换问题,提出一种仿鸟群自推进粒子模型的无人机集群相变控制方法.首先,从鸟群运动行为中获得启发,通过设计速度保持项和势能梯度项构建仿鸟群运动模型,并设计相变控制项模拟巢穴对鸟群的吸引,以实现集群在不... 详细信息

针对无人机集群的运动相态转换问题,提出一种仿鸟群自推进粒子模型的无人机集群相变控制方法.首先,从鸟群运动行为中获得启发,通过设计速度保持项和势能梯度项构建仿鸟群运动模型,并设计相变控制项模拟巢穴对鸟群的吸引,以实现集群在不同相态之间的转换.然后,讨论集群在设计的相变控制律作用下的运动相态,证明无人机集群能够实现两种稳定的运动相态并进行相互转换.最后,仿真验证了集群存在的两种稳定运动构型,所提出相变控制律能够实现两种集群运动相态的互相转换.

关键词：无人机集群相变控制自组织自推进粒子

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基于DoDAF的复杂任务结构建模与仿真

基于DoDAF的复杂任务结构建模与仿真

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第七届中国航空科学技术大会

作者：蒋超崔玉伟刘文金航空工业西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室

为解决任务需要到装备需求之间的映射关系模糊、约束不强的问题,提出一种复杂任务结构建模与仿真方法。本文以美国国防部体系结构框架DoDAF为理论基础,结合EA体系架构建模工具,以空中编队自动防撞任务为例,从任务需求出发,基于DoDAF任... 详细信息

为解决任务需要到装备需求之间的映射关系模糊、约束不强的问题,提出一种复杂任务结构建模与仿真方法。本文以美国国防部体系结构框架DoDAF为理论基础,结合EA体系架构建模工具,以空中编队自动防撞任务为例,从任务需求出发,基于DoDAF任务视点构建了OV-1空中编队防撞的高层概念视图、OV-2作战资源流表述视图、OV-5b作战活动描述视图、OV-6b作战状态转换视图、OV-6c作战时序描述结构模型,推演了空中编队自动防撞任务的实现要素及其运行策略,并通过STK仿真进行了演示与验证评估。结果表明:基于DoDAF的体系结构设计能够显性化地从不同侧面描述任务呈现所需要节点之间的信息交互关系,更清晰地描述作战场景下的需求,为后续装备需求提供决策参考。

关键词： DoDAF 作战体系任务建模仿真推演

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碳纤维液压缸热-力耦合模型与分析

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机械工程学报 2025年第8期61卷 308-318页

作者：于天刘志成李瑶万晓飞焦宗夏尚耀星北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室北京航空航天大学宁波创新研究院北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院

碳纤维液压缸可有效减轻液压系统重量，是移动装备液压驱动系统节能减排的新手段。碳纤维复合材料的应力特性与热膨胀系数存在极强的各向异性，使得相邻不同角度复合材料铺层之间会产生较大的应力、应变差异。因此碳纤维液压缸的热-力... 详细信息

碳纤维液压缸可有效减轻液压系统重量，是移动装备液压驱动系统节能减排的新手段。碳纤维复合材料的应力特性与热膨胀系数存在极强的各向异性，使得相邻不同角度复合材料铺层之间会产生较大的应力、应变差异。因此碳纤维液压缸的热-力耦合分析相比起传统金属油缸尤为重要，但相关研究缺乏不同油液温度下碳纤维液压缸的力学性能分析。建立层合筒径向温度分布模型与热-力耦合模型，解算额定内压、不同温度梯度下的碳纤维层合筒应力分布与缸体内径变形，并进一步通过失效准则对碳纤维液压缸的安全性能进行分析。建模与分析对象为课题组提出的某型碳纤维液压缸的纤维增强层。研究发现热负载会在碳纤维横截面方向产生压应力，抵消由内压在此方向上产生的拉应力，提高纤维增强层的安全系数；缸体内径变形量减小，满足密封要求。碳纤维液压缸热-力耦合分析可有效指导碳纤维液压缸筒设计。

关键词：液压缸碳纤维热-力耦合各向异性温度分布热应力

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基于自抗扰方法的无人机控制律设计

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北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1512-1522页

作者：左玲张翔伦李志宇秦玮侯琳杨森西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术重点实验室西安710070

针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优... 详细信息

针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优的敏捷性结果,在60 kg的缩比UAV_B完成了5.8g的半滚倒转大过载机动飞行试验,基于10 kg的平直翼UAV_C实现了12架机紧编队的精确轨迹控制飞行试验。仿真及试飞结果表明:所提自抗扰控制结构响应快速、控制精度高、鲁棒性强,能够较好地适应多类无人机、面向多种任务场景的控制需求,且不需调参就能够获得较好的控制效果,为飞行控制算法设计提供了新的技术途径。

关键词：自抗扰控制无人机飞行控制大过载机动飞行编队飞行非线性状态误差反馈控制

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一种新型RLV再入轨迹在线规划方法

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宇航学报 2011年第8期32卷 1670-1675页

作者：沈振胡钰任章宋剑爽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

针对可重复使用运载器(Reusable Launch Vehicle,RLV)再入轨迹在线规划问题,提出了一种基于割线法的标准轨迹快速生成方法。该方法以驻点热流、法向过载、动压和平衡滑翔限制为再入过程约束,以再入初始点和结束点的高度、速度为再入端... 详细信息

针对可重复使用运载器(Reusable Launch Vehicle,RLV)再入轨迹在线规划问题,提出了一种基于割线法的标准轨迹快速生成方法。该方法以驻点热流、法向过载、动压和平衡滑翔限制为再入过程约束,以再入初始点和结束点的高度、速度为再入端点约束;在阻力加速度-速度平面内建立约束模型后,设计了折线形式的标准轨迹;采用割线法迭代计算轨迹转折点以调整轨迹形状,使最终规划轨迹对应的航程和终端点速度同时满足设计需求。最后取3种不同航程的再入情况进行了数值仿真。仿真结果表明,所提出的方法能够在1秒内完成再入轨迹规划,并在一定航程范围内适用,能够满足在线设计标准再入轨迹的实时要求。

关键词：可重复使用运载器再入标准轨迹在线规划割线法

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