基于MAX-MIN自适应蚁群优化的无人作战飞机航路规划

为了保证无人作战飞机(UCAV)以最小的被发现概率和最优的航程到达目标点,在敌方防御区域内执行任务前必须进行航路规划。蚁群优化(ACO)算法的并行实现机制适合于复杂作战环境下的UCAV航路规划,但是基本ACO算法有易陷于局部最优解的缺点。在对基本ACO算法采用精灵策略保留每次迭代最优解的基础上,提出了一种适用于航路规划的MAX-MIN自适应ACO算法,并给出了改进后ACO算法的实现流程,最后采用改进前后的ACO算法对某UCAV的任务态势分别做了仿真实验。实验结果表明改进后的ACO算法可更加有效地应用于UCAV航路规划。     

不同作战任务条件下的UCAV航路规划问题建模

UCAV航路规划是充分发挥UCAV作战优势、使任务复杂性与UCAV能力之间保持良好协调性所必须解决的关键问题。在分析UCAV航路规划技术的基本概念和基本要求的基础上,针对不同作战任务条件下的UCAV航路规划问题进行了建模研究,分别建立了单UCAV航路规划、单UCAV多航路规划以及多UCAV协同航路规划等数学模型。     

多UCAV协同航路规划算法

针对多UCAV协同航路规划问题,将协同进化理论与扩展Voronoi图模型相结合,提出了一种基于扩展Voronoi图模型与协同进化算法的多UCAV协同航路规划方法。该方法通过协同进化理论的合作机制实现了规划航路的空域协同,通过采用层次分解策略实现了规划航路的时域协同,并且对染色体设计、个体适应度以及进化操作等关键问题进行了研究。     

自主空中加油变质量无人机建模与控制

针对空中加油任务中无人作战飞机(UCAV)的位置保持问题,进行了变质量UCAV的动力学建模与控制律设计.综合考虑了燃油传输对UCAV质量、惯性矩阵和质心位置的影响,基于相对惯性系的状态变量,推导了UCAV的动力学方程.建立了一个简单的油箱模型来模拟加油过程,设计了H∞最优控制律来实现UCAV的位置保持.通过非线性仿真,分析了燃油传输带来的动力学影响,仿真结果验证了模型的有效性和控制律的性能.     

基于并行蚁群优化的多UCAV任务分配仿真平台

多无人作战飞机(UCAV)协同作战是UCAV参与战斗的主要模式,而多UCAV任务分配是多UCAV协同作战研究的关键问题。针对现有多UCAV任务分配方法中所存在的计算量大、运行时间长等问题,提出了一种基于并行蚁群优化(ACO)的多UCAV任务分配方法。在构建多UCAV空战优势矩阵的基础上,给出了综合态势评估函数;随后阐述了基本ACO算法的基本原理和数学模型,提出了一种用并行ACO算法解决多UCAV任务分配问题的实现方法;最后基于MATLAB图形用户界面(GUI)开发了一种基于并行蚁群优化的多UCAV任务分配仿真平台。实践证明该仿真平台具有良好、开放的可扩展性,且使用方便。     

UCAV最优筋斗机动实时指令生成设计

提出了基于时间最短的无人作战飞机(UCAV)筋斗机动动作实时轨迹生成方法。利用机载计算机预先装订的UCAV气动及三自由度飞机模型,实时生成具有迎角及法向过载保护的最优轨迹指令,同时采用经典控制方法进一步缩小跟踪误差,最终实现了UCAV所需的筋斗机动。仿真结果表明,该方法具有实时性强、生成轨迹易于跟踪控制、可有效保证飞行安全等优点。     

多电发动机分布式控制系统总体方案研究

多电发动机控制系统十分复杂,需要采用分布式控制。分布式结构易于从部件级到子系统级再到系统级进行试验,同时大多数试验可通过仿真程序同步进行。基于某型发动机技术平台的分布式控制系统总体方案,在保留原平台的控制功能和控制规律基本不变的情况下,按多电发动机控制要求,大量采用电介质替代燃油介质实现控制功能,并按分布式控制方式进行系统总体方案设计。重点验证了新增控制功能、新原理控制元件和控制方法以及分布式控制总体运行模式,使其能在现有发动机平台上进行多电发动机分布式控制关键技术验证。     

嵌入式分布式架构下航空发动机模型预测控制方法研究

传统集中式架构和离线设计控制器的方法已经很难满足航空发动机复杂多变、全生命周期控制需求。本文提出了一种部分分布式架构的涡喷发动机模型预测控制方法，并进行了鲁棒性分析：采用改进的组合线性模型求解方法，在保证精度的前提下大幅缩短求解时间，解决了发动机多变量线性状态空间模型求解问题；设计了基于线性模型预测控制的涡喷发动机控制器，解决了含有约束条件下发动机动态性能优化问题；考虑到分布式控制系统具有总线网络通信特性，建立了以网络工具箱模拟总线网络的分布式控制系统仿真平台，解决了存在总线网络丢包情况下的分布式控制系统鲁棒性分析问题；采用多节点模块化设计方法，设计并搭建了分布式控制系统硬件在环仿真平台并采用嵌入式矩阵运算优化方法，解决了模型预测控制算法在嵌入式平台上的应用问题。试验表明：模型预测控制的效果优于传统PID控制效果，有效地提高了发动机的动态响应；同时，在存在网络丢包情况下，本文所设计的基于模型预测控制的分布式控制系统依然具有稳定的控制效果和鲁棒性。     

一种适用的Multi-Agent System协同框架及其应用

概述了一种MAS协同框架通用的部分-全局规划(GPGP)和任务描述语言TAEMS.GPGP是一种不依赖于问题域的通用的MAS协同框架;它提供一个协同机制库,在不同的任务环境和协同要求下,应用不同机制集,从而动态地、柔性地描述任务环境,为GPGP应用提供根据与基础.本文在一个分布式的制造执行系统MM-MES中应用了合同网协议、TAEMS和GPGP,研究分布式的车间调度和协同.     

飞行器集群协同制导控制方法及应用研究

分析了目前多飞行器协同作战的发展现状与趋势，指出了多飞行器以编队形式进行协调与配合，可以有效提高突防概率与作战效能。针对飞行器集群协同制导控制技术，分析梳理了相关的技术难点。然后，分别对协同任务规划与动态目标分配方法和多飞行器编队协同控制方法、多约束条件下的分布式协同制导方法的国内外研究现状进行了介绍。最后对飞行器集群协同制导控制技术进行了总结，并对未来的发展方向进行了展望。     

Mission decision-making method of multi-aircraft cooperatively attacking multi-target based on game theoretic framework

Coordinated mission decision-making is one of the core steps to effectively exploit the capabilities of cooperative attack of multiple aircrafts. However, the situational assessment is an essential base to realize the mission decision-making. Therefore, in this paper, we develop a mission decision-making method of multi-aircraft cooperatively attacking multi-target based on situational assessment. We have studied the situational assessment mathematical model based on the Dempster-Shafer (D-S) evidence theory and the mission decision-making mathematical model based on the game theory. The proposed mission decision-making method of antagonized airfight is validated by some simulation examples of a swarm of unmanned combat aerial vehicles (UCAVs) that carry out the mission of the suppressing of enemy air defenses (SEAD).     

自主多无人机的分散化协同控制

协同前提是无人机(UAV)平台间的通信和信息共享,无人机平台之间信息和计算是高度分布的,无人机平台的运动以及通信拓扑的变化,使得集中式协调控制结构很难实现。以最小通信量为基础的分散协同控制具有可扩展性、异构性和动态可重构性等特点,可靠性和鲁棒性较好。针对多无人机平台分散化协同的特点和要求,建立了集中和分散相结合的多无人机平台协同控制系统结构,集中式任务管理系统主要完成目标分配、通信管理和编队管理功能,分散式协同部分主要实现局部任务规划、协调策略及协调控制等功能。分别以多机协同目标跟踪、多机和多编队一致性协调、多机协同编队控制与重构等多无人机平台分散化协同控制技术为应用对象,探讨了分散化协调机制、策略、控制及其与信息之间关系。给出了部分算法的仿真结果。     

机载火力控制系统在现代战斗机上的发展

现代战斗机机载火力控制系统,是其完成作战任务的基础和保障.随着飞机设计和制造技术的发展,先进武器装备的不断涌现,飞机的机载火控系统也有了不断地更新和全面的发展.为了对这一发展有一个全面的认识,对飞机机载火力系统的发展过程和阶段进行了分析和归纳,并且指出了飞机机载火系统的未来发展趋势.     

无人战斗机空战对策研究综述

关于无人战斗机空战对策的研究已经随着无人机技术的发展与完善成为热门研究课题之一.介绍了空战对策理论的主要研究方法以及国内外学者的研究成果,同时对空战博弈模型的建立以及混合策略下期望支付函数的求解方法进行了描述,最后对无人机战斗机空战对策理论的未来发展趋势作了分析.     

基于组合拍卖的协同多目标攻击空战决策算法

 针对多战机通过数据链共享信息、协同作战中的多目标分配问题,提出一种基于组合拍卖的协同多目标分配算法。改进并扩展了组合拍卖CABOB算法,重新设计了投标元组格式,增设了投标底价和任务上限对投标人的任务完成能力进行预审核,完善了算法的实用性;采用动态价格进行投标排序将算法扩展为非0-1投标,解决因不能共享投标而无法协同攻击的问题;在此基础上,设计了新的期望贡献值上界的计算方法,改进了启发式剪枝规则,加快算法计算过程。仿真实验表明,所提算法与现有的几种算法相比在求解质量、稳定性和可扩展性上都有明显提高。     

区域防空组网雷达对跟踪目标交接班模型研究

组网雷达对跟踪目标进行交接班是对目标进行稳定跟踪的基础.在综合考虑组网雷达的作战背景的基础上,分析了接班雷达选择模型和交班时机选择模型.在接班雷达选择模型中,将定位精度和目标在接班雷达探测区域的飞行时间作为接班雷达选择的两个指标,并利用基于理想点的多属性决策方法进行决策,可保证对目标跟踪的连续性并防止频繁交接班情况的发生.最后对提出的交接班模型进行了仿真验证.     

无人作战飞机自主控制分级递阶控制结构

把智能控制领域的分级递阶控制结构应用于无人作战飞机(UAV)自主控制的结构设计,根据"精度随智能降低而提高(IPDI)"的原则,把该控制系统分为3个层次:执行级、协调级和组织级。执行级完成高精度的局部控制任务;协调级产生航迹及导航信号,并对子系统的工作进行协调;组织级提供决策支持。提出了通过内外回路的方法来实现整个控制系统的硬件。根据每一级的功能需求,提炼出在多任务模式下各级的关键技术,进行了模块化分解,并分析了它们之间的逻辑关系。重点阐述了协调级和组织级的约束条件及实现过程。     

Suggestion for aircraft flying qualities requirements of a short-range air combat mission

Owing to the lack of a direct link with the operations in short-range air combat,conventional aircraft flying qualities criteria are inappropriate to guide the design of a task-tailored flight control law.By applying the mission-oriented flying qualities evaluation approach,various aircraft with different control law parameters are evaluated on a ground-based simulator.This paper compares the evaluation results with several conventional flying qualities criteria,and discusses the appropriate parameter combination to reflect the flying qualities requirements of short-range air combat,The comparison and analysis show that a short-range air combat mission requires a higher minimum short period mode natural frequency and a smaller maximum roll mode time constant,and allows a lower minimum pitch attitude bandwidth and a higher maximum short period mode damp ratio than those of conventional flying qualities criteria.Furthermore,a combination of the pitch attitude bandwidth,the pitch attitude magnitude at the bandwidth frequency,and the pitch attitude transfer function gain can define the flying qualities requirements of short-range air com bat.The new metric can successfully predict the flying quality levels of aircraft in a short-range air combat mission.