检索结果-内蒙古大学图书馆

自动化学报 2025年第05期 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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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05期 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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