航天器控制的现状与未来

航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提出,航天器智能自主控制应秉承"理论方法、系统结构、器部件要同步研究"的思想和方法.从目前应用情况看,北京控制工程研究所提出的基于特征模型的智能自适应控制方法是大有前途的方法.     

环绕智能系统架构设计及身份感知Agent实现

介绍了环绕智能(AmI, Ambient Intelligence)的概念,分析了AmI系统中上下文感知数据流,提出了基于多Agent系统(MAS, Multi-Agent System)的AmI系统架构.详细介绍了在此架构基础上设计实现的具有上下文感知的AmI实验系统-AmI-Space,并对其中的用户感知Agent进行了描述.实验证明,基于MAS的AmI系统架构满足了AmI系统中计算单元的模块化、分散化、可变性和复杂性要求;同时AmI-Space中的用户感知Agent结合了蓝牙Ad hoc网和以太网的优点,实现了一种无需用户配合的身份感知机制,是一种自然的、主动的交互方式.      

智能交通系统(ITS)的发展 及其模型化研究

智能交通系统在欧洲也称道路交通信息通讯系统,是基于系统工程、电子、通信、信息等多种高新技术,并已渗透到航空、水运、铁路交通领域的新型交通系统.ITS的建立可以提高路网通行能力和服务水平,改善环保质量,提高能源利用率.介绍其基本概念以及国内外发展的概况后,提出了智能交通系统的学科体系模型、服务功能模型和网络层次模型,并简要分析了模型化的意义.最后,对系统的标准化问题及模型化研究对标准化的作用作了简单地介绍.     

智能仪表程序编制模式的数学分析法

在设计智能仪器程序时,恰当选择程序结构,确定合理的程序编制模式很重要.但通常进行程序结构选择时仅仅局限于对流程图本身的分析,没有采用数字手段进行推算,为此提出了一种有效的数学分析方法.     

面向异构场景的智能运维联邦学习算法

面向航天器等核心设备设计智能运维方法是构建自主运维能力的关键.得益于机器学习技术的发展,近年来出现的数据驱动智能运维方法极大提升了设备自主能力.然而,航天器设备日益呈现集群化的趋势,传统的智能运维方法面临分布式建模和隐私保护2个关键挑战.利用联邦学习框架构建智能运维模型是解决上述挑战的一种可行思路.航天器设备通常处于计算、通信等资源极为受限的工作环境,不同设备在数据分布、计算能力等方面呈现明显的异构特点,会极大影响联邦学习的性能.因此,针对上述异构特点,利用模型聚簇的思想,设计异构场景下的联邦学习方法,支持各航天器节点间的训练节奏调整,减少不同节点间的同步等待时间,支持面向各节点特征的模型构建,提升运维模型的构建性能.实验结果表明所提出的方法是有效的.     

航天器智能自主控制研究的回顾与展望

航天器智能自主控制是一项极其庞大复杂的工程,本文首先回顾国内外航天器智能自主控制的研究现状和北京控制工程研究所近30年来在此领域所取得的成就.接着重点阐述航天器智能自主控制进一步研究的具体内容：航天器自主导航;航天器智能自适应控制的理论和方法;故障自主诊断和重构;信息智能自主管理等.最后论述航天器智能自主控制的发展目标和总体规划.     

智能交通系统中的运营车辆优化调度研究

阐述了遗传算法GA(Genetic Algorithm)和禁忌搜索法TS(Tabu Search)的基本原理,有机结合两者优点,构成混合遗传算法HGA(Hybrid Genetic Algorithm).针对公交车辆调度现状及所处的运营环境,运用HGA的智能化特征,进行了公交车辆智能调度研究.仿真表明,基于GA-TS的混合遗传算法优化公交车辆运营调度,能够有效地改善原有公交车辆运营调度的不足,提高动态运营决策效率和服务质量.与常规方法相比,运行效率提高15%,时间缩短5%,这为公交车辆智能化运营调度提供合理、可行的调度手段.     

智能交通系统中路况信息的编码

 根据提出的一种交通量生成模型所产生的仿真数据,对城市交通中路况信息数据流的信源编码进行了研究. 压缩数据的方法是对初始信源等效变换,使变换后等效信源的概率分布比原信源更加有序,熵值更小,从而压缩率更高. 传输时还要对等效信源使用霍夫曼(Huffman)算法编出即时可译码,使该变长码的平均码长接近熵值. 给出的编码方案可用于智能交通系统(ITS)的车辆导航中对路况信息的传输.     

无人机全空域飞行影响因素分析

进入全空域飞行是未来无人机发展的必然趋势,所面临的关键问题是安全性和空中交通管理.根据无人机大、中、小型,低、中、高速并存的特点,分析了无人机安全性和影响其全空域飞行能力的关键因素与改进方法,包括建立分类管理机制,提高自主导航与控制能力,进行动态任务规划,采取协调机制,增强环境感知与规避能力等.进一步提出了无人机空域飞行的建模/仿真理论框架,目标是在提高无人机可靠性的基础上,使其具备全空域飞行能力,从而降低无人机使用成本、提高空域共享能力,实现有人机、无人机共享空域.      

基于改进粒子群优化算法的巡航导弹航路规划

粒子群优化(PSO, Particle Swarm Optimization)算法是继遗传算法、蚁群算法之后的又一种新的群体智能算法,经常用于复杂问题的求解.由于其迭代公式是面向连续空间的,因此更适合解决非网格拓扑的航路规划问题.标准的粒子群优化算法在寻优的过程中容易出现早熟现象,针对这种现象,提出了一种改进的粒子群优化算法.改进算法根据相应的代价函数选择精英粒子和较差粒子,对较差粒子采用了带有动能补偿的速度更新策略,从而避免了寻优过程中的早熟现象;在单个粒子的运动方面引入了最差粒子的失败经验,让群体中粒子有效避开最差解.仿真表明:改进算法在航路规划的应用中具有更强的搜索能力,获得的航路代价在进化代数相同的前提下更小.      

基于多Agent分布协同拍卖的动态目标分配算法

多无人机(UAV,Uninhabited Aerial Vehicle)协同目标分配问题是决定由哪些U AV攻击哪些目标,达到提高作战效能,减少攻击代价的目的.考虑UAV的差异、目标的差异 及战场态势对目标分配的影响,建立了多机协同目标分配问题的数学模型.提出了基于多智 能体(Agent)分布协同拍卖的动态目标分配算法,仿真结果和统计数据分析证明,算法能 够给出具有很好的优化效果的分配方案,是一种动态的算法,能够在规定的时间或资源约束 下得到满足一定优化需求的目标分配方案.      

探索宇宙中的生命

围绕太阳以外其他恒星的70余颗行星现在是什么样子?这个问题一直引起公众和媒体的极大兴趣.在我看来,这种关注更多是因对外星智能生命的预期而促动的,而非发现太阳系之外行星本身.     

机载智能泵源系统的开发研制

针对飞机高压、大功率所带来的节流损失急剧增加的问题,提出了一种根据飞机工作任务设定工作模式和输入给定量的智能泵源系统. 其控制与管理实际上是一个递阶计算机控制系统,上位机(机载公共设备管理计算机)负责根据飞行任务选择泵的工作模式和输入量设定(必要时还可以包括控制律的选择和控制参数的设定),下位机负责现场控制律的实现、控制量输出和数据采集等工作. 研制了智能泵的微控制器和原理样机. 所构成的智能泵源系统可以根据飞行任务需要选择工作模式并自动设定相应的输入量(压力、流量或负载敏感压差),实现对功率利用情况的有效管理,从而有效抑制系统的温升并提高飞机的机动性和生存能力.      

智能交通系统及其信息化模型

智能交通系统(Intelligent Transport System,简称ITS)是在传统的交通工程基础上发展起来的新型交通系统,其研究对象是人、车、路和环境交通四要素的空间与时间关系,又可以称之为广义的交通信息.本文在介绍国际上ITS研究状况的基础上,首先给出了ITS的系统组成,而后从信息技术的角度阐明ITS是一个交通信息获得、传输、处理而后利用的信息系统,提出了ITS的信息化模型,最后简述了ITS中的信息技术四基元.     

配置压电自感作动器智能板振动的主动控制

将板的横向位移按模态展开,对配置压电自感作动器的薄板建立了模型,给出以广义模态坐标为状态变量的状态方程和以传感电流为输出的观测方程,在此基础上,对系统进行了LQG控制和H_∞控制.文中对配置3对压电自感作动器的四边简支薄板结构做了数值仿真,将H_∞控制结果与LQG控制做了比较,绘制出干扰 ω与广义模态速度v 之间传递函数的H₂范数图,同时给出速度、位移响应图,所需作用电压图.仿真结果说明本文的控制方法是有效的.     

基于柔性曲杆的车辆跟踪算法设计与实现

针对前车有加速度和转弯时无法保证跟踪精度的困难,提出一种柔性曲杆的新算法应用于车辆自动跟踪.假设前后车间有一根虚拟柔性曲杆联接着,杆长等于前后车间沿着前车轨迹线的距离长,杆的弯曲变形与前车的转弯半径相同.利用短圆弧半径来记录前车转弯半径,解决了传统轨迹方程不平滑连续的问题;对于后车跟踪的速度控制,设计了一个基于杆长与安全距离的加速度分类模糊集,用以更新后车的线速度,避免了后车行驶中出现的磕头现象.最后,在三维机器人仿真软件中进行实体编程仿真,结果表明该方法具有可行性,轨迹跟踪误差达到1 cm以下.      

独立电源多智能体信息融合故障诊断方法

对独立电源系统进行故障诊断与预测研究是保证整个复杂运动装置系统安全性工程的重要环节.分析了目前独立电源故障诊断系统中存在的问题,提出采用多传感器信息融合和多智能体技术相结合的方法来提高故障诊断的可靠性和系统的扩展性.利用智能体的自主性、分布性和协作性,构建了独立电源多智能体信息融合故障诊断系统.根据独立电源故障征兆的特点,将D-S(Dempster-Shafer)证据理论引入到多神经网络的诊断结果融合技术中,阐述了多神经网络局部诊断智能体和D-S证据理论融合诊断智能体的具体实现方法.最后,以某型航空电源故障诊断为例,给出了故障实例的诊断仿真,结果表明该方法可有效提高诊断可信度.     

智能控制系统简述及研究构想

当代科学技术的重大变革和发展，已突破旧的自动控制系统框架向具有人的经验知识直接参与控制过程的系统框架发展.将人的智能引入控制系统，则形成智能控制系统.作为控制发展的高级阶段，智能控制系统主要解决那些用传统控制方法难以解决的复杂系统的控制问题，以提高社会生产效率，并提高人民的生活质量水平.本文主要对智能控制系统进行简述并提出一些研究构想，首先提出智能控制系统的基本概念、目的和任务，然后重点阐述智能控制系统的结构和组成以及一些控制方案和算法，最后论述智能控制系统的研究基础，即特征建模与在线学习.     

一种新型车辆智能避撞预警模型设计

针对目前单阈值避撞模型所具有可反应时间单一的缺点,设计了一种基于多级报警规则的避撞预警模型,为驾驶员提供了一个渐进的反应时间,在紧急情况下使其有更多时间来避免碰撞发生.对车辆行驶过程中驾驶员的信息感知特性进行分析,为模型的建立提供相应的理论基础.设计了基于多级报警规则的避撞预警模型,并对模型的设计过程进行了详细的论述.利用实测数据对给出的模型进行了实证研究,结果表明多级报警避撞预警模型能使驾驶员更加舒适的驾驶车辆,并为智能避撞预警系统的建立提供了良好的模型基础.      

智能驾驶员辅助系统的递阶知识库

为管理面向全飞行任务的智能驾驶员辅助系统知识库,提出基于任务分解的分级递阶结构.知识库递阶结构分为:任务判定级、情况域判定级、辅助执行级.结合战斗机编队作战任务及其攻击视距外空中目标的典型任务阶段具体分析设计知识库结构.基于专家系统软件工具CLIPS(C Language Integrated Production System)设计知识库递阶结构软件模型,实现了辅助系统知识库的分级模块化,缩小推理空间,提高搜索效率,便于知识库的开发、维护和重用.通过仿真系统的搭建和运行,验证了递阶结构的合理性和可实现性.