检索结果-内蒙古大学图书馆

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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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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双机协同无源目标跟踪轨迹优化

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北京航空航天大学学报 2015年第1期41卷 160-166页

作者：冉华明周锐吴江董卓宁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

针对双机协同无源跟踪精度要求较高的问题,根据双机与目标的几何态势,分析了双机几何态势对双机无源探测精度的影响,给出了位置精度因子(PDOP)的公式,得出了双机的最优几何配置.提出了双机协同无源目标跟踪系统的控制结构,采用扩展信息... 详细信息

针对双机协同无源跟踪精度要求较高的问题,根据双机与目标的几何态势,分析了双机几何态势对双机无源探测精度的影响,给出了位置精度因子(PDOP)的公式,得出了双机的最优几何配置.提出了双机协同无源目标跟踪系统的控制结构,采用扩展信息滤波(EIF)对目标状态进行估计,以信息熵最大为轨迹优化的最优性能指标,采用了滚动时域优化(RHO)来实时地控制飞机的运动.仿真结果表明,该轨迹优化算法能够使飞机按满足最优几何配置的轨迹飞行,说明基于PDOP的最优几何配置的正确性,降低目标位置的估计误差,提高双机协同无源跟踪的精度.

关键词：协同无源跟踪位置精度因子扩展信息滤波滚动时域优化轨迹优化

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基于深度强化学习的无人机集群数字孪生编队避障

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工程科学学报 2024年第7期46卷 1187-1196页

作者：张宇宸段海滨魏晨北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100083

无人机集群在各个领域中扮演着重要角色,具有丰富的应用场景.然而,将深度强化学习方法应用于自主无人机面临着诸多严峻挑战.本文基于多智能体深度强化学习,通过使用局部信息建立单个无人机的状态空间,并使用多智能体近端策略优化(Multi-... 详细信息

无人机集群在各个领域中扮演着重要角色,具有丰富的应用场景.然而,将深度强化学习方法应用于自主无人机面临着诸多严峻挑战.本文基于多智能体深度强化学习,通过使用局部信息建立单个无人机的状态空间,并使用多智能体近端策略优化(Multi-agent proximal policy optimization,MAPPO)的在线策略算法来训练策略网络,从而克服了环境的不确定性和对全局信息的依赖.同时,引入了数字孪生的概念,为资源紧张型算法提供了新思路.为了解决采样困难和资源紧张的问题,基于数字孪生技术,构建了一个用于无人机编队避障策略模型训练的架构.首先,构建了多个数字孪生环境,用于强化学习算法在任务开始之前进行交互采样的预训练,以使集群具备基本的任务能力.然后,使用在真实环境中采集的数据进行补充训练,使得集群能够更好地完成任务.对采用这种两阶段训练架构的效果进行了对比,同时与其他策略算法进行比较,验证了MAPPO的样本效率性能.最后,设计了实际飞行验证测试,验证了从孪生环境中获得的策略模型的实用性和可靠性.

关键词：数字孪生深度强化学习无人机编队控制避障

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超视距空战中多机协同制导方法

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北京航空航天大学学报 2014年第10期40卷 1457-1462页

作者：冉华明周锐吴江董卓宁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

对空空导弹制导权交接的任务分配问题,根据己方飞机与制导权需交接的导弹的态势建立了对导弹的态势优势模型;根据己方飞机对该导弹攻击目标的态势建立了对目标的探测能力模型;根据敌方飞机对己方飞机的态势建立了己方飞机受到的威胁度模... 详细信息

对空空导弹制导权交接的任务分配问题,根据己方飞机与制导权需交接的导弹的态势建立了对导弹的态势优势模型;根据己方飞机对该导弹攻击目标的态势建立了对目标的探测能力模型;根据敌方飞机对己方飞机的态势建立了己方飞机受到的威胁度模型;根据敌我双方飞机的空战能力建立了空战效能优势模型.在这4种模型的基础上建立了己方飞机对导弹的总的制导优势模型.在总的制导优势的基础上建立了协同制导任务分配模型,并采用遗传算法对协同制导任务分配问题进行优化求解.仿真结果表明,该方法能够实时地计算制导优势和进行任务分配,有效地完成多机协同制导.

关键词：超视距空战协同制导制导权交接任务分配制导优势

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一种基于梯度方向一致性的边缘检测新算法

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电子与信息学报 2016年第7期38卷 1674-1681页

作者：李正张海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

为达到同时提取图像的主要边缘和微弱边缘并有效抑制噪声的目的,该文利用真实图像边缘两侧的灰度渐变性,以及边缘点周围灰度梯度的方向一致性好而非边缘点周围灰度梯度的方向一致性差的特点构造了梯度方向和(SGD)指标;并根据该指标提出... 详细信息

为达到同时提取图像的主要边缘和微弱边缘并有效抑制噪声的目的,该文利用真实图像边缘两侧的灰度渐变性,以及边缘点周围灰度梯度的方向一致性好而非边缘点周围灰度梯度的方向一致性差的特点构造了梯度方向和(SGD)指标;并根据该指标提出一种阈值自适应的边缘检测算法。实验表明:梯度方向和在有效提取边缘点的同时能较好地抑制高强噪声;该指标对光照和对比度变化有较强的鲁棒性;将其用于阈值的自适应调节,得到的基于梯度方向一致性的边缘检测方法能较好地解决兼顾弱边缘检测的同时而不引入噪声干扰的问题。

关键词：边缘检测梯度方向一致性抗噪自适应阈值

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基于观测器的传感器故障检测与信号重构方法

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北京航空航天大学学报 2013年第11期39卷 1529-1535页

作者：夏洁许京京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

针对含未知有界干扰输入的线性系统进行传感器故障检测研究.通过对输出信号进行非奇异线性变换,将传感器故障等效转化为执行机构故障,提出对干扰具有鲁棒性、对故障具有敏感性的残差生成方法,设计滑模观测器进行残差估计,实现对传感器... 详细信息

针对含未知有界干扰输入的线性系统进行传感器故障检测研究.通过对输出信号进行非奇异线性变换,将传感器故障等效转化为执行机构故障,提出对干扰具有鲁棒性、对故障具有敏感性的残差生成方法,设计滑模观测器进行残差估计,实现对传感器故障的检测,得到对传感器故障信号的精确估计,并实现对传感器信号的重构.基于飞机纵向小扰动模型,对于传感器的缓变偏差、突变偏差、完全失效和反相等故障的信号重构仿真结果都表明了该方法的有效性.

关键词：传感器故障滑模观测器故障检测信号重构

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基于模型迁移方法的高超声速飞行器建模

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北京航空航天大学学报 2016年第12期42卷 2640-2647页

作者：王浩亮李清东任章赵启伦董希旺刘菲北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100083

高超声速飞行器的研发是一个小批量多批次的过程。为了降低实验成本缩短建模周期,引入了模型迁移方法计算具有相似外形的高超声速飞行器的气动参数。首先研究了一种评价飞行器气动外形间仿射相似度的方法,当相似度满足要求时,可使用模... 详细信息

高超声速飞行器的研发是一个小批量多批次的过程。为了降低实验成本缩短建模周期,引入了模型迁移方法计算具有相似外形的高超声速飞行器的气动参数。首先研究了一种评价飞行器气动外形间仿射相似度的方法,当相似度满足要求时,可使用模型迁移方法计算新飞行器的气动参数。接着基于高超声速相似律,使用基飞行器的气动参数对新飞行器气动参数初次迁移。当初次迁移结果不能满足建模精度要求时,应用偏差校正的方法对迁移过程修正。最后为了消除飞行高度对高超声速流黏性的影响,引入高超声速边界层理论迁移飞行器不同高度上的气动参数。通过对仿真结果的分析,验证了模型迁移方法对具有相似外形的高超声速飞行器建模的有效性。

关键词：高超声速飞行器仿射相似度高超声速相似律模型迁移高超声速边界层理论

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