基于预测控制方法的UAV编队飞行

针对传统UAV编队控制律显式考虑约束能力不强的不足,基于预测控制方法和虚拟结构控制策略,设计了一种分布式编队控制律。该控制律能显式地考虑各种约束,每个UAV仅需要滚动求解有限时域优化问题得到自身控制输入,提出了一种简单的代价惩罚的方法实现障碍规避,并将优先级策略引入UAV之间避碰中。仿真结果表明,所设计的编队控制律具有...     

基于势函数的护卫队形控制

利用Multi—agent理论研究一类位置一速度模型的护卫队形控制问题。研究的问题中同时考虑队形实现和过程避碰两个因素,基于势函数方法给出了控制器设计．在设计的控制器作用下,编队中的护卫者能按指定队形护卫被护卫者,并保证在运动过程中编队成员间不发生碰撞。     

航空兵对水面舰艇编队突击作战兵力数量需求估算模型

针对作战方案制定过程中航空兵兵力数量难以估算的问题,在给出航空兵突击水面舰艇作战兵力需求计算的基本思路,对敌我双方攻防作战的初始条件进行设置的基础上,通过对水面舰艇防空作战多层抗击过程的分析,建立了航空兵对水面舰艇编队突击作战的兵力数量需求估算模型,并通过算例对该模型进行了验证。算例表明,该模型具有结构简单、便于计算、结论可行的特点。     

反潜直升机吊放声纳水面舰艇编队尾后锯齿形法搜潜

针对水面舰艇编队尾后方向的潜艇威胁,研究反潜直升机使用吊放声纳搜潜中的警戒扇面、兵力需求、参数决策等问题。通过分析锯齿形法特点、吊放声纳搜潜过程,建立了多机舰艇编队尾后搜潜的警戒扇面定量计算模型。研究了齿形法相邻探测点间距系数、搜索速度等制约因素,探索了吊放声纳作用距离与潜艇航速的定量关系,给出了已探测区等效圆半径的计算方法。仿真计算了舰艇编队尾后搜潜中实际对潜警戒扇面、最优间距系数、不同任务要求下的兵力需求。结果表明:配置2架直升机于舰艇编队尾后15海里处,可建立80.9°的对潜警戒扇面;齿形法最佳间距系数介于1.1~1.3之间。     

预警机指挥编队协同空战分层决策模型

分析了预警机指挥下的机群多编队协同空战过程,根据空战决策特点分别以编队和单机为研究对象,提出了分层决策模型,将预警机指挥下的空战决策分解为战役层决策和战术层决策。针对战役层决策,建立编队目标威胁评估和初始兵力分配模型;针对战术层决策,建立单机目标威胁评估和目标分配模型。通过算例分析,验证了决策模型的有效性和实用性。     

压电智能反射面静态形状控制与作动器位置优化

为了提高反射面的精度,建立了压电智能反射面的形状控制模型,对该结构的力学建模方法、形状控制方法和作动器优化配置算法进行了研究。首先,将蜂窝夹层结构的压电智能反射面等效为多层复合板,根据虚功原理推导了结构的有限元方程。然后,根据建立的有限元方程,推导了反射面变形的均方根误差与作动器控制电压的关系式,以均方根误差最小为优化目标,建立了形状控制优化模型,将作动器控制电压的优化转化为约束优化问题的求解。最后,采用模拟退火算法对压电作动器进行了优化配置。为了验证形状控制的可行性及优化算法的有效性,以300mm口径的平面压电智能反射面为例进行仿真,分析结果表明,通过压电作动器的控制,可以使反射面的重力变形误差减小97%以上,对于给定数目的作动器,通过模拟退火算法优化,可使其布置在最佳的位置。     

基于射击次数的编队防空队形优化配置

为解决舰艇编队协同防空中抗击多方向来袭目标流的队形部署优化问题,提出了以编队对来袭目标流的综合射击次数为目标函数的优化方法。将编队总射击次数分解为零航路捷径和非零航路捷径下的射击次数之和,利用射击次数与、杀伤区纵深、队形配置向量之间的约束关系,给出了计算方法。以一字队形为例,建立了队形部署优化模型。     

基于尾流效应的编队飞行优化分析

针对如何利用前机尾涡的上洗气流来达到减小后机飞行阻力的问题,进行了基于尾流效应的编队飞行优化分析。首先,通过分析后机在尾涡上洗气流中的受力情况,建立了尾流效应相关模型;然后,通过计算诱导滚转力矩系数评估后机飞行的安全性,通过阻力系数的变化判定诱导减阻效果;最后,建立多目标优化评价模型,以后机的安全性和诱导减阻效果为优化目标来确定后机在编队飞行中的最佳位置。研究结果表明,最佳编队位置并不是固定的,飞行高度、飞行速度等外部因素都会对编队飞行中后机的最佳编队位置产生一定的影响。     

异构多智能体系统分组输出时变编队跟踪控制

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。     

计算机生成航空兵力编队能力的实现

计算机生成兵力系统中的兵力应具有协同能力,其中,作战单位内的实体应能实现组成编队及队形保持的能力。对于自由度多、高速运动的空中飞机来说,编队飞行能力的实现则要困难一些。编队飞行的仿真问题主要指编队定直飞行的队形保持和转弯时的队形保持。为实现编队定直飞行的队形保持,采用了一种新的编队模型;此外为了让僚机快速进入规定的编队位置且保留在该位置处,还采用了包括时间最短的最佳控制在内的３项措施。为了让飞机编