基于Hamilton-Jacobi方程的飞行器机动动作可达集分析

为了给驾驶员完成标准机动动作提供决策支持, 提出一种使用哈密尔顿-雅克比(Hamilton-Jacobi)方程求解机动动作可行状态空间的研究方法.使用关键点将机动动作划分为不同阶段, 将各关键点的标准状态约束作为目标集, 逆时间求解目标集对应的可达集得到各阶段的边界状态范围, 目标集和可达集均由零水平集表示.使用该方法得到斤斗动作三维度运动模型下各阶段的可达集及斤斗动作的可行状态空间, 为了使运动模型的控制量与驾驶员实际操纵更为接近, 构建了以迎角变化率为控制量的四维度运动模型, 在此基础上对斤斗动作各阶段的可达集进行了分析.     

CG伪谱法在欠驱动航天器姿态机动最优控制中的应用

使用Chebyshev-Gauss(CG)伪谱法研究带动量轮和推力器的欠驱动航天器姿态最优控制问题.基于欧拉姿态角和动量矩定理导出两类航天器姿态运动模型,采用Clenshaw-Curtis积分近似得到性能指标函数中的积分项,应用重心拉格朗日插值逼近状态变量和控制变量,将连续最优控制问题离散为具有代数约束的非线性规划(NLP)问题,通过序列二次规划(SQP)算法求解.数值仿真结果表明,对两类欠驱动航天器的姿态机动最优控制均能达到设计控制要求,得到的姿态最优曲线与验证得到的曲线几乎完全重叠.     

基于最优控制的ANN驾驶员模型与仿真分析

在分析驾驶员行为特性和行为操纵的基础上 ,根据预测跟随理论 ,建立了驾驶员预测控制神经网络 (ANN)模型 ;提出了用最优控制方法确定ANN模型参数的计算方法 ,采用遗传算法 (GA)进行全局优化保证参数的收敛 .对飞机俯仰角操纵进行仿真计算 .结果表明 ,所建立的驾驶员模型考虑了系统的非线性因素 ,实现了多输入多输出功能 ,具有智能特点 .     

基于伪谱法的滑翔轨迹多级迭代优化策略

伪谱法可实时求解具有高度非线性动态特性的飞行器最优轨迹;以X-51A相似飞行器模型为研究对象,采用增量法与查表插值建立纵向气动力模型,伪谱法与序列二次规划算法求解滑翔轨迹最优控制问题;提出使用多级迭代优化策略,为序列二次规划算法求解伪谱法参数化得到的大规模非线性规划问题提供初值,弥补序列二次规划算法在求解大规模非线性规划问题过程中,出现的初值敏感、收敛速度减慢等问题。通过与传统方法求解出的状态量与控制量仿真飞行状态进行对比,证明了多级迭代优化策略的有效性和高效性,该策略在实际工程应用中取得了良好效果。     

人机系统最优预见补偿跟踪控制研究

1　引　言预见控制理论是最优跟踪控制问题的新的出发点 ,其有效性在机器人、数字机床等路径控制中得到证实[1 ] .本文将预见控制应用到人机控制系统 .人具有“先前看”的能力 ,尤其是训练有素的驾驶员具有积极利用未来目标信号提高跟踪品质的预见操纵行为 .以驾驶员 -飞机目标跟踪控制系统为例 ,在人的最优控制模型( OCM)基础上 ,通过目标信息的预见显示 ,建立人的最优预见控制模型 ( OPCM) .应用数字最优预见控制理论 [2 ] ,对信号发生器产生的目标信号进行预见跟踪控制 .2　驾驶员最优预见控制模型 ( OPCM)2 .1　数字最优预见控制最…     

基于滚动粒子群算法的空对地攻击轨迹控制决策

针对空对地攻击的轨迹规划问题,建立战机的六自由度模型、全向RCS模型、以及各类威胁模型。选取推力系数、攻角以及横滚角为控制量,确立对地攻击航迹控制决策指标函数以及决策最优控制模型。采用滚动粒子群算法,通过粒子群算法获得控制量在每个决策时域内的最优值并结合滚动时域控制实现对航迹的在线规划。经过仿真分析表明该方法可以控制载机完成作战任务并能给出控制量的变化规律,为飞行员提供决策辅助信息。     

被动目标定位系统观测平台的最优机动轨迹

对仅有方位量测的被动目标定位中观测平台最优机动轨迹问题进行了探讨.在最大化Fisher信息阵 (FIM)行列式指标下给出了当前时刻一种新的机动控制策略,从理论上证明了最优机动轨线有且仅有2支,并给出了最优机动策略和最优机动轨线方程;它的特点是对任意时刻均为最优,而不仅仅在观测时间的末端,几何直观描述了机动控制序列的可执行性;与最大化方位变化率下观测平台最优机动轨线相比较,本文的机动策略兼顾了距离和方位2个因素的影响,可看成是对距离信息和方位信息之间的折中.数字仿真表明,与传统方法比较,提出的新机动策略能获得更大的信息.     

推力矢量飞行器的自抗扰控制设计及控制分配

推力矢量飞行器往往需要在大功角等具有大不确定性和强非线性的区域高质量地完成飞行动作,因此,如何应对大范围不确定性是推力矢量飞行器控制设计的关键问题.另一方面,推力矢量飞行器包含多种控制输入并且不同控制输入具有不同物理特性.因此,控制输入分配也是推力矢量飞行器控制设计的关键问题.为了对付大范围的不确定性,本文引入虚拟控制量的概念,采用自抗扰控制技术实现对飞行过程中的总扰动的实时估计和补偿.进一步,考虑控制输入的物理约束条件,提出了保证虚拟控制量达到设计值并使得发动机能耗最小的控制输入分配方案.通过建立对应的优化问题,严格分析其最优解的性质并提出了有限步求解最优控制分配输入量的算法.在仿真环境下,提出的控制算法有效实现了推力矢量飞行器大功角区域的机动动作,并能应对大范围的气动参数不确定性.     

欠驱动刚性航天器时间最优轨迹规划设计

应用伪谱法解决欠驱动刚性航天器的时间最优轨迹规划问题.首先建立欠驱动刚性航天器的动力学和运动学模型,对于给定的初末姿态,选取机动时间最短为待优化的性能指标,并考虑到实际控制输入受限,将其转化为优化过程中的不等式约束条件;然后应用Legendre伪谱法,将优化问题离散化为非线性规划问题进行求解.仿真结果表明,应用伪谱法规划得到的欠驱动航天器最优轨迹,能够较好地满足各种约束条件,而且计算精度高、速度快,具有良好的实时性.     

含状态和输入时滞的离散时间系统的近似最优跟踪控制

针对状 态和控制输入均含有时滞的离散时间系统, 提出最优跟踪控制的设计方法. 通 过引入一种新的状态向量, 将含有状态和控制输入时滞的离散时间系统转化为 含有虚拟扰动项的无时滞离散时间系统. 根据最优控制理论, 构造离散Riccati矩阵方 程和离散Stein矩阵方程的序列, 并证明该解序列一致收敛于变换后的离散时间系统的最优跟 踪控制策略. 利用最优控制的逐次逼近设计方法, 得到最优跟踪控制的近似 解, 并给出求解最优跟踪控制律的算法. 仿真算例表明了所提出最优跟踪控制 方法的有效性.     

反舰导弹末端机动弹道设计及弹道仿真

为对抗反舰导弹带来的威胁,舰艇的反导防御体系在不断加强,特别是舰上的密集火炮拦截系统是在近程对付反舰导弹的有效手段,单一的超低空掠海飞行方式已很难突破舰艇的防御系统。为避开舰上密集火力的拦截,增强突防能力,反舰导弹必须在其弹道末端具备一定的机动性能。为此该文提出了跃升、蛇行和螺旋三种末端机动弹道的设计方法。在设计导弹控制系统时采用了类似防空导弹的过载控制技术替代传统的姿态控制技术,并推导了相应的过载计算公式。利用所推导的控制指令计算公式对某型超音速反舰导弹进行了弹道仿真,仿真结果表明该设计方案是可行的,并具有较高的实际应用价值。     

自适应PID控制器实现熟料料层自动控制

本文针对传统PID控制器在冷却机应用中存在的问题,提出了一种自适应PID控制器实现冷却机熟料料层的自动控制。在给出冷却机高温熟料料层厚度的测量方法之后,提出了模糊控制策略和PID控制器参数整定表。     

自抗扰控制器在超机动飞行快回路控制中的应用

提出了一种利用自抗扰控制器算法设计超机动飞行快回路控制律的新方法．根据自抗扰控制器能够动态补偿系统模型扰动和外扰的特性，在超机动飞行的快回路中引入自抗扰控制器。实现了快变量的动态解耦控制．控制律设计直接依据超机动飞行的强耦合、强非线性模型。在较大的包线范围内不需要改变控制器参数．简化了设计过程．仿真结果表明，系统具有良好的动态和稳态性能，控制器具有很强的鲁棒性．     

坦克分队作战仿真系统中的坦克机动模型研究

根据坦克机动作战的一般原则，对影响坦克机动的因素进行了较为详细的描述，提出了坦克机动模型的基本框架分析了坦克机动模型的运行流程，研究了坦克机动数学模型及其计算方法，并在此基础上，采用C 语言进行了实现。     

航天器近距离变轨能量时间关系研究

随着航天任务需求的多样化,对航天器轨道转移问题不但提出了最省燃料要求,还提出了最小时间要求。主要研究了航天器近距离双脉冲变轨燃料和时间最优问题,基于线性化C-W方程,推导了在轨服务器在双冲量变轨时的特征速度,以时间-燃料为指标构造了加权模型,分析单一和混合指标情况下对系统的影响后,得到了混合指标下时间和能量关系,通过设计分布估计算法,找到最优能量和相应的转移时间,使得燃料和时间的加权和最小,实现近距离变轨最优指标的精确数值模拟。从数值结果的对比分析中得出了一些有意义的结论,可供下一步研究参考。     

临近空间高超声速滑翔机动GNC技术

临近空间飞行器利用临近空间独特的环境特点,采用升力体构型,基于助推滑翔式弹道,实现高超声速滑翔扣机动,极具发展潜力.介绍临近空间高超声速飞行器的发展历程,根据其飞行特点深入分析临近空间高超声速滑翔机动飞行所需的高精度GNC技术,并对其发展前景进行展望.     

无人作战飞机自动机动轰炸原理及技术分析

针对无人作战飞机单机自动对地面固定目标实施轰炸的原理进行了探讨,并对相关技术提出了解决思路,目的在于提出一种基于首次进入概率预测的对地轰炸机动策略选择机制,实现无人作战飞机的飞行打击一体化。在保证对地轰炸有效性的同时,兼顾退出意图,并尽可能地发挥无人作战飞机高机动性的特点,以提高生存率。     

机动目标断裂航迹粘连

针对目标跟踪系统中由于目标机动产生的断裂航迹,提出了量测缺失下的航迹粘连算法和有量测情况下的航迹粘连算法.首先,对新起始的航迹进行平滑处理.然后,利用转弯模型对断裂航迹进行外推,针对无量测情况,采用UT对转弯角速率进行估计;针对有量测情况,采用期望极大化的策略对目标状态及转弯角速率进行迭代优化.通过蒙特卡洛仿真验证了该方法能有效提高航迹连续性,减少虚假航迹数,降低目标状态估计误差.     

对地观测小卫星轨道机动仿真研究

针对我国对地观测小卫星的轨道机动任务要求,该文设计了轨道机动的软件模块和主要程序.该套软件设计的目的是为了能使卫星在最短的时间内由平时轨道机动到战时轨道.该套软件根据卫星轨道调整前后的轨道参数特点和轨道调整后的星下点轨迹要求,确定机动时间,将调整轨道半长轴与微调星下点轨迹结合起来,在最短时间内完成轨道调整任务.最后根据某对地观测小卫星的任务和技术指标要求,仿真其轨道机动过程.仿真结果表明,该系统具有很高的实用价值.     

遗传算法在逃逸机动策略中的应用研究

分析了基于强化学习原理和遗传算法的序贯决策规则的自动学习方法,从规划报偿和规则激活度的角度讨论和研究了规则的信度分配问题,解决了在大的状态空间中搜索和延迟评价问题,为处理复杂的决策过程提供了一种行之有效的方法。基于该方法实现了飞机的逃逸机动策略,仿真结果表明了该方法的有效性。