从自动飞行到自主飞行--飞行控制与导航技术发展的转折和面临的挑战

无人机要替代有人驾驶飞机 ,在不确定性环境中执行各类任务 ,必然面临着自主控制的巨大挑战。先进飞行控制和导航技术作为最主要的支撑技术 ,目前只能适应相对结构化任务环境的要求 ,而要解决动态、不确定环境下的自主飞行控制问题尚有很大的差距。当前 ,由自动飞行到自主飞行 ,已发展到了一个大的转折点。本文将从人与机器的关系和人 -机分工及演进的角度阐述作者对这些问题的现状、发展和面临的挑战所进行的系统分析。     

基于广义多层次模糊模型的无人机路径规划

无人机自主飞行的路径规划涉及许多因素,为了使决策向量的获得过程尽可能多包含各个因素的信息,采用广义多层次Fuzzy综合评判是一种有效的方法.但是由于预先不知道权数分配,也无法知道评判结果,故无法用解决广义多层次Fuzzy综合评判或解决其逆问题的方法得到结果.为此引入遗传算法,利用其进化特性,求得合理的权数分配和广义多层次Fuzzy综合评判结果,可以达到控制飞机飞行过程的目的.这一过程提供了一种解决非正非逆问题的广义多层次Fuzzy综合评判问题的新思路和新方法.     

基于改进RRT算法的无人机航路规划与跟踪方法研究

为了使航路规划算法在三维动态环境下能够快速规划出较优可行航路,基于快速扩展随机树算法(RRT),对规划航路点进行了无人机飞行动力学约束,并且设计了局部航路动态优化策略。针对传统的航路跟踪控制律跟踪较为曲折的航线时跟踪误差较大的问题,通过将规划算法得出的姿态指令引入姿态控制回路的方式,提高了航路跟踪控制算法的快速性与准确性。在此基础上,搭建了无人机验证平台,利用该验证平台完成了无人机自主避障飞行试验,对算法的有效性进行了验证,并对算法性能进行了评估。     

基于遗传算法的飞机维修拆卸/装配序列规划研究

飞机维修拆卸/装配序列规划是整个飞机产品维修作业的重要组成部分,同时也是飞机远程诊断与远程维修的重要研究内容。针对飞机维修过程中拆卸/装配序列规划问题的特点和要求,本文从维修产品的拆卸/装配过程稳定性、拆卸/装配方向和拆卸/装配工具的改变次数三个方面来设置目标函数,解决了零件数量大的产品规划计算效率不高且没有考虑产品的维修过程稳定性问题。本文开发出了基于遗传算法的飞机维修拆卸/装配序列规划系统,并结合具体产品进行了验证。     

Autonomous Control Reconfiguration of Aerospace Vehicle Based on Control Effectiveness Estimation

未来空天飞行器跨空天两域飞行,要求有较高的自主性以适应由故障和环境变化带来的不确定因素。针对空天飞行器的不确定性,提出了自主控制重构方案。研究了线性模型的时变控制效益的估计方法,提出并证明了效益矩阵可估计的充分条件,给出了相应的算法并证明了其收敛性和对噪声的鲁棒性;提出了基于线性规划和模糊逻辑的控制分配算法,通过冗余效应器实现了不确定条件下的自主控制重构。系统集成和仿真结果分析验证了方案和算法的有效性。     

基于B样条曲线的无人机航路规划算法

提出了一种动态环境中无人机(UAV)航路规划与重规划算法。根据战场中各个已知威胁的位置建立可行点之间的有向图，用Dijkstra算法生成一条由若干直线段连接的参考航路，再利用B样条曲线具有C^2连续性、局部性、保凸性以及B样条曲线的曲率变化比较均匀的特点，对规划的参考航路进行修正和验证，使得规划航路对无人机安全可飞。当遇到突然出现的威胁时，可对航路进行局部重规划。     

基于层次结构的装配顺序规划

简要介绍了虚拟装配顺序规划的研究状况。在层次结构关系的基础上建立了一种较为简明的装配关联矩阵,并引入装配通道函数以保证装配的几何可行性,提高了装配顺序规划质量,在减少可行装配顺序遗漏的同时缩小了可行解的空间,提高了装配顺序规划的效率。     

基于产品全生命周期的工艺信息模型

工艺信息模型是工艺数字化系统的基础,是实现产品信息集成与管理的关键。本文提出了完整意义上的工艺设计,包括基于产品的装配工艺规划、基于零件的加工工艺规划和基于客户服务的产品服务工艺规划;分析了工艺规划与产品全生命周期各阶段的关系;论述了产品设计模型向工艺信息模型的转化过程。     

遗传算法在飞机低空突防航路规划中的应用

首先简要介绍遗传算法的基本原理,然后讨论遗传算法如何用于飞机低空突防航路规划,对传统的遗传操作提出了新的改进意见,并进行了计算机仿真,证明了该算法的有效性.     

无人作战飞机自主控制技术研究

归纳了UAV控制的一般特点,分析了无人作战飞机自主控制的基本需求,设计了实现自主控制技术的创新性MMS/EVMS结构,提出了可变权限自主的结构和实现方法。本研究结果对无人作战飞机自主控制技术的研究具有一定的理论价值和参考意义。