检索结果-内蒙古大学图书馆

航空科学技术 2022年第1期33卷 126-134页

作者：赵晓冬张洵颖车军陈法扬张琳琳西北工业大学陕西西安710072 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陕西西安710076

针对目前精确制导武器末制导系统智能化发展面临的挑战,结合智能目标识别算法在嵌入式硬件上的计算需求,选取针对小目标具有较好检测效果的YOLOv3网络进行优化部署验证。研究基于BatchNorm层的双正则项神经网络裁剪优化算法、基于Tenso... 详细信息

针对目前精确制导武器末制导系统智能化发展面临的挑战,结合智能目标识别算法在嵌入式硬件上的计算需求,选取针对小目标具有较好检测效果的YOLOv3网络进行优化部署验证。研究基于BatchNorm层的双正则项神经网络裁剪优化算法、基于TensorRT的INT8量化技术以及面向FPGA计算架构的INT8训练与量化协同优化算法。针对YOLOv3网络结构,在三种典型嵌入式硬件平台上进行优化性能验证,包括NVIDIA Jetson Xavier平台、FPGA EC2实例平台和Xilinx Ultrascale+MPSoC ZCU104平台。结果表明,本文提出的优化算法可以在网络识别精度与推理速度之间获得较好的均衡。

关键词：末制导目标识别 YOLOv3 神经网络优化 Jetson Xavier FPGA

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异构集群系统分布式自适应输出时变编队跟踪控制

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自动化学报 2021年第10期47卷 2386-2401页

作者：田磊董希旺赵启伦李清东吕金虎任章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 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100191 北京电子工程总体研究所北京100854

提出了一种能够解决高阶异构集群系统输出时变编队跟踪问题的控制方法.集群系统中的智能体分为领导者和跟随者,领导者和跟随者的动力学模型可以完全不同.跟随者的输出在跟踪领导者输出的同时保持时变编队实现协同运动.考虑了领导者存在... 详细信息

提出了一种能够解决高阶异构集群系统输出时变编队跟踪问题的控制方法.集群系统中的智能体分为领导者和跟随者,领导者和跟随者的动力学模型可以完全不同.跟随者的输出在跟踪领导者输出的同时保持时变编队实现协同运动.考虑了领导者存在已知或未知控制输入、领导者和跟随者均存在未知扰动、有向通信拓扑存在切换等多种因素并存的情况,结合观测器理论、自适应控制理论和滑模控制理论设计了完全分布式的输出时变编队跟踪控制协议,摆脱了对领导者控制输入上界值、与通信拓扑相关的拉普拉斯矩阵的特征值以及时变编队函数等全局信息的依赖.利用Lyapunov理论证明了在有向拓扑切换条件下异构集群系统的闭环稳定性.最后通过数值仿真对理论结果的有效性进行了验证.

关键词：异构集群系统时变编队跟踪分布式控制自适应控制有向拓扑切换

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基于深度强化学习和导航向量场的卫星规避拦截算法

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无人系统技术 2023年第1期6卷 62-71页

作者：张云飞王宏伦张梦华刘一恒吴健发北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室北京100191 北京宇航系统工程研究所北京100076 北京控制工程研究所北京100194

针对在轨卫星规避拦截问题,提出了一种新的基于强化学习和三维李雅普诺夫导航向量场(3D-LGV)算法。首先,采用3D-LGV产生收敛于椭圆轨道的趋近律,保证规避拦截后能再次入轨。其次,针对拦截卫星利用扰动流体动态系统算法(IFDS)产生扰动流... 详细信息

针对在轨卫星规避拦截问题,提出了一种新的基于强化学习和三维李雅普诺夫导航向量场(3D-LGV)算法。首先,采用3D-LGV产生收敛于椭圆轨道的趋近律,保证规避拦截后能再次入轨。其次,针对拦截卫星利用扰动流体动态系统算法(IFDS)产生扰动流场,利用该扰动流场对导航向量场产生的趋近律进行修正,从而保证卫星能有效地规避拦截。由于IFDS算法中扰动流场大小和方向主要受其中反应系数和方向系数的影响,采用近端策略优化深度强化学习算法作为决策层输出反应系数和方向系数,用于指导卫星在不同场景下提供合适的对导航向量场的修正。最后,通过将IFDS算法修正后的趋近律作为卫星的最终运动方向,实现了整个规避过程。在构建的不同场景下进行了对比实验,结果表明,相较于滚动时域优化算法(RHC)、人工势场算法(APF)和传统IFDS算法,基于强化学习的算法决策时间更短、规避效果更好,在不同场景下均能实现有效规避。同时,对该算法进行蒙特卡洛仿真,统计结果显示卫星规避成功率高达98%。因此,此研究对智能方法在卫星规避拦截领域的应用具有一定价值。

关键词：规避拦截李雅普诺夫导航向量场扰动流体动态系统近端策略优化强化学习智能决策

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基于时变编队控制的有人-无人集群协同飞行策略

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指挥与控制学报 2022年第1期8卷 57-63页

作者：田磊王晓东董希旺化永朝任章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 北京航空航天大学人工智能研究院北京100191 北京电子工程总体研究所北京100854

提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的有人-无人集群系统协同飞行策略.在该策略中,预警机、五代机等高价值有人作战单元担任领航者,多架低成本无人机担任跟踪者.低成本无人机可以由高价值有人作战单元在适当时机布撒后伴飞.策略... 详细信息

提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的有人-无人集群系统协同飞行策略.在该策略中,预警机、五代机等高价值有人作战单元担任领航者,多架低成本无人机担任跟踪者.低成本无人机可以由高价值有人作战单元在适当时机布撒后伴飞.策略的核心是使低成本的无人机始终处于我方高价值有人作战单元与敌方来袭导弹的视线轴上,承担被击落的风险,起到干扰、诱骗等作用,充当我方高价值有人作战单元的“忠诚僚机”.基于有限时间控制理论、观测器理论、自适应控制理论,给出了无人机在自身存在未知扰动且有人作战单元存在未知机动情况下能够实现该策略的分布式控制协议,并利用李雅普诺夫理论对协议的有效性进行了证明.最后通过数值仿真算例对理论结果进行了验证.

关键词：分布式时变编队跟踪有人 - 无人集群系统有限时间控制未知扰动自适应控制协议

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拒止环境下基于“忠诚僚机”的护航策略

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北京航空航天大学学报 2021年第5期47卷 1058-1067页

作者：田磊赵启伦董希旺李清东吕金虎任章北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 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京100083 北京电子工程总体研究所北京100854 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100083

护航策略一直是各军事大国的重点研究内容之一,拒止环境具有强电磁干扰、强对抗博弈等特点,进而对护航策略提出了更高的要求。提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的护航策略,该策略中由高成本长机探测到敌方来袭导弹,在进行规避... 详细信息

护航策略一直是各军事大国的重点研究内容之一,拒止环境具有强电磁干扰、强对抗博弈等特点,进而对护航策略提出了更高的要求。提出了一种基于分布式时变编队跟踪控制方法的护航策略,该策略中由高成本长机探测到敌方来袭导弹,在进行规避的同时,释放多个低成本僚机担任“忠诚僚机”。采用时变编队跟踪的控制方法,使僚机始终处于长机与敌方来袭导弹的视线轴上,必要时牺牲僚机以保全长机。针对敌方来袭导弹的方位角是全局信息,设计了分布式观测器对其进行估计。在拒止环境下,复杂电磁干扰带来通信时断时续,导致长机与僚机及僚机与僚机之间的通信拓扑存在切换。为应对电磁干扰对通信拓扑的破坏,提高抗电磁干扰能力,考虑僚机外部扰动和长机规避机动动作同时存在的情况,基于观测器理论、自适应控制理论和滑模控制理论,构造了具体通信拓扑切换机制的分布式控制协议,并利用Lyapunov理论证明了僚机采用该协议能够实现拒止环境下基于“忠诚僚机”的护航策略。通过仿真模拟导弹来袭场景,验证了所提策略的有效性。

关键词：护航策略拒止环境分布式观测器滑模控制自适应控制

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异构多智能体系统分组输出时变编队跟踪控制

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航空学报 2020年第7期41卷 295-306页

作者：田磊赵启伦董希旺李清东任章北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 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京100083 北京电子工程总体研究所北京100854 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100083

空地协同控制是前沿的热点研究之一,以无人机、无人车为代表的空地智能体动力学模型的差异为研究带来了挑战。研究了高阶异构多智能体系统在有向拓扑条件下的分组输出时变编队跟踪控制问题,提出了虚拟领导者、分组领导者以及跟随者组成... 详细信息

空地协同控制是前沿的热点研究之一,以无人机、无人车为代表的空地智能体动力学模型的差异为研究带来了挑战。研究了高阶异构多智能体系统在有向拓扑条件下的分组输出时变编队跟踪控制问题,提出了虚拟领导者、分组领导者以及跟随者组成的三层协同控制架构。虚拟领导者用于规划整个多智能体系统的状态轨迹,分组领导者跟踪虚拟领导者所提供的轨迹信息,并相互协作以实现分组间的协同配合。跟随者跟踪分组领导者的输出并实现期望的输出编队。在有向通信拓扑结构条件下,基于局部邻居间的相对信息、观测器理论和滑模控制理论构造了控制协议,利用Lyapunov稳定性理论证明协议的有效性。数值仿真结果表明提出的方法能够实现无人机、无人车等异构智能体的空地协同,具有较好的工程应用价值。

关键词：空地协同控制高阶异构多智能体系统分组输出时变编队跟踪滑模控制观测器理论

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拓扑切换的集群系统分布式分组时变编队跟踪控制

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中国科学：信息科学 2020年第3期50卷 408-423页

作者：田磊王蒙一赵启伦王晓东宋勋任章北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 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 北京航空航天大学大数据科学与脑机智能高精尖创新中心北京100191 北京电子工程总体研究所北京100854

分布式编队控制是集群智能控制重要的基础性研究课题之一.拒止环境和多任务需求对编队控制提出了新的挑战.本文研究了高阶线性集群系统在拓扑切换情况下的分布式分组时变编队跟踪控制问题.在本文所提出的集群系统模型架构中,智能体被分... 详细信息

分布式编队控制是集群智能控制重要的基础性研究课题之一.拒止环境和多任务需求对编队控制提出了新的挑战.本文研究了高阶线性集群系统在拓扑切换情况下的分布式分组时变编队跟踪控制问题.在本文所提出的集群系统模型架构中,智能体被分为3类:虚拟领导者、分组领导者和跟随者.虚拟领导者为整个集群系统宏观运动提供参考轨迹或者跟踪指令.分组领导者一方面跟踪虚拟领导者所提供的轨迹或指令;另一方面通过与其他分组领导者之间的相互协作实现各分组之间的协同配合.跟随者实现对各自分组领导者的时变编队跟踪.在拓扑切换和外部扰动同时存在的情况下,基于智能体之间的局部有限邻居节点之间的相对信息反馈和滑模控制理论构造了分布式分组时变编队跟踪控制协议,并给出了控制协议中未知参数的求解算法,进而利用李雅普诺夫(Lyapunov)理论证明了集群系统在拓扑切换和外部扰动同时存在情况下的闭环稳定性.最后,数值仿真结果验证了本文提出的控制方法能够实现集群系统分组时变编队跟踪控制,并可应用在以无人机集群为代表的实际物理模型中.

关键词：拒止环境高阶线性集群系统分组时变编队跟踪拓扑切换外部扰动

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鸽群运动模型稳定性及聚集特性分析

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中国科学：技术科学 2019年第6期49卷 652-660页

作者：罗琪楠段海滨范彦铭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仿生自主飞行系统研究组北京100083 鹏城实验室深圳518055 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所沈阳110035

鸽群运动模型参数对鸽群一致行为产生不同的稳定性和收敛性影响.本文通过分析鸽群群体运动的动力学模型特性,研究时延参数对群体同步特性的影响作用.基于鸽群运动模型,采用适合分析群体运动的模型描述方法和性能参数表达,并对比了不同... 详细信息

鸽群运动模型参数对鸽群一致行为产生不同的稳定性和收敛性影响.本文通过分析鸽群群体运动的动力学模型特性,研究时延参数对群体同步特性的影响作用.基于鸽群运动模型,采用适合分析群体运动的模型描述方法和性能参数表达,并对比了不同运动形态下鸽群运动的不同特点.采用李雅普诺夫函数以及拉格朗日乘子法,对鸽群聚集运动的约束局部极小能量特性进行理论分析.利用李雅普诺夫理论、代数矩阵理论以及图论的相关工具,给出了鸽群运动聚集时的时延参数的稳定参数边界,以及收敛条件.以计算机数字仿真为手段,研究了不同参数情况下鸽群运动模式行为,分析了拓扑网络以及吸引-排斥函数对鸽群聚集-分离性能的影响.

关键词：鸽群运动模型拓扑网络稳定性收敛性

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SINS任意失准角无奇异快速传递对准

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宇航学报 2018年第10期39卷 1127-1133页

作者：崔潇秦永元严恭敏周琪西北工业大学自动化学院西安710129 西安飞行自动控制研究所西安710065 飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室西安710065

针对战术级捷联惯导系统(SINS)任意失准角下的快速传递对准,提出一种直接姿态矩阵线性矩阵卡尔曼滤波的传递对准算法。首先,利用姿态矩阵描述姿态,将传统大、小失准角条件下的强非线性、线性滤波对准问题统一转化为一个线性滤波问题;然... 详细信息

针对战术级捷联惯导系统(SINS)任意失准角下的快速传递对准,提出一种直接姿态矩阵线性矩阵卡尔曼滤波的传递对准算法。首先,利用姿态矩阵描述姿态,将传统大、小失准角条件下的强非线性、线性滤波对准问题统一转化为一个线性滤波问题;然后,采用矩阵形式卡尔曼滤波对状态进行估计,得到一种线性矩阵滤波对准算法,可以在任意失准角、无初值条件下完成对准;最后,推导姿态矩阵正交约束条件下滤波算法的最优实现。仿真结果表明,算法适用于任意失准角下的传递对准,在摇摆运动下,可以在10 s内完成快速传递对准,水平精度达到0. 02°(误差均方根)以内,航向精度达到0. 03°(误差均方根)以内。

关键词：传递对准失准角正交约束矩阵卡尔曼滤波

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基于矩阵卡尔曼滤波的捷联惯导初始对准算法

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中国惯性技术学报 2018年第5期26卷 585-590页

作者：崔潇秦永元严恭敏周琪西北工业大学自动化学院西安710129 西安飞行自动控制研究所西安710065 飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室西安710065

针对捷联惯导系统大失准角晃动基座条件下的初始对准问题,提出了一种基于矩阵卡尔曼滤波的抗干扰自对准算法。该方法将传统大失准角非线性对准问题,简化为确定初始时刻姿态的线性矩阵卡尔曼滤波估计问题。借鉴惯性系REQUEST算法,将重力... 详细信息

针对捷联惯导系统大失准角晃动基座条件下的初始对准问题,提出了一种基于矩阵卡尔曼滤波的抗干扰自对准算法。该方法将传统大失准角非线性对准问题,简化为确定初始时刻姿态的线性矩阵卡尔曼滤波估计问题。借鉴惯性系REQUEST算法,将重力矢量在惯性系下的投影作为量测,利用K矩阵在对准过程中为常值特性,以其作为待估计的状态可避免系统模型误差和初始误差的影响,同时避免了传统方法对失准角大、小的假设,也不再区分粗、精对准过程,适用于任意姿态、无初值条件下的对准。在发动机振动及外界扰动条件下进行了四个方位的对准试验,试验表明,对于导航级惯导系统,算法可在5 min内完成初始对准且统计方位均方差小于3'(1σ),略优于传统算法。

关键词：初始对准 REQUEST算法 K矩阵矩阵卡尔曼滤波

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