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通信受限下多无人机协同运动目标搜索

哈尔滨工程大学学报 2018年第11期39卷 1823-1829页

作者：肖东江驹周俊余朝军南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对搜索问题中的目标通信限制和运动特性,采用连通矩阵建立了无人机通信拓扑结构。基于贝叶斯理论利用多架无人机联合探测信息对目标存在的后验概率进行更新,通过计算目标转移概率密度得到动态时敏目标的预测概率,提高了目标存在概率... 详细信息

针对搜索问题中的目标通信限制和运动特性,采用连通矩阵建立了无人机通信拓扑结构。基于贝叶斯理论利用多架无人机联合探测信息对目标存在的后验概率进行更新,通过计算目标转移概率密度得到动态时敏目标的预测概率,提高了目标存在概率图的准确性;设计了一种调度信息素,建立了数字信息素图使用方法及更新机理,增强了无人机的协作性。在此基础上设计了合理的UAV协同搜索性能指标函数,最后在分布式模型预测控制框架下对性能指标函数进行优化求解,仿真结果表明两种搜索图能够引导无人机协同搜索,加强了机间合作,提高了搜索效率。

关键词：无人机协同搜索通信受限运动目标数字信息素图贝叶斯理论

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高超声速飞行器弹性自适应控制方法

哈尔滨工程大学学报 2018年第6期39卷 1026-1031页

作者：余朝军江驹甄子洋周俊南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对参数不确定情况下高超声速飞行器的控制问题,提出了一种弹性自适应控制方法。给出了高超声速纵向动力学模型,并对其进行反馈线性化处理,分析了参数不确定对线性化处理后的模型的影响。在此基础之上分两步进行了弹性自适应控制律的设... 详细信息

针对参数不确定情况下高超声速飞行器的控制问题,提出了一种弹性自适应控制方法。给出了高超声速纵向动力学模型,并对其进行反馈线性化处理,分析了参数不确定对线性化处理后的模型的影响。在此基础之上分两步进行了弹性自适应控制律的设计,基于自适应Backstepping控制方法设计了标称控制器,对所构造的李雅普诺夫函数进行分析,得到了最终控制器并证明了系统稳定性。最后与标准Backstepping控制方法进行了对比仿真实验,结果表明所提控制方法对参数不确定具有更好的适应能力。

关键词：高超声速飞行器参数不确定 backstepping方法自适应控制弹性控制

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高超声速飞行器快速平滑自适应二阶滑模控制

哈尔滨工业大学学报 2020年第12期52卷 35-41页

作者：文成馀江驹余朝军朱平先进飞行器导航、控制与健康管理工业和信息化部重点实验室(南京航空航天大学) 南京210016

为解决高超声速飞行器在爬升的过程中存在严重匹配/非匹配不确定性的问题,提出了一种新型的自适应超螺旋滑模控制方法以抑制爬升段存在的匹配不确定性,并将该方法与滑模微分器相结合,以解决爬升段存在的非匹配不确定性.首先用滑模微分... 详细信息

为解决高超声速飞行器在爬升的过程中存在严重匹配/非匹配不确定性的问题,提出了一种新型的自适应超螺旋滑模控制方法以抑制爬升段存在的匹配不确定性,并将该方法与滑模微分器相结合,以解决爬升段存在的非匹配不确定性.首先用滑模微分器估计反馈线性化模型中速度和高度的各阶导数,以缩小反馈线性化模型与原模型的差距;其次在传统超螺旋滑模的基础上,加入线性项以提高收敛速度;将积分项中不连续的符号函数连续化,保证控制输入的平滑性,更大程度削弱抖振;针对未知上界复合干扰,设计了一种自适应参数可增大可减小的自适应律,保证参数既不过大估计,又可放宽初值的选取,保证收敛速度.仿真结果表明:改进后的控制方法可实现状态量在有限时间内跟踪上指令信号,完成控制要求;且相较于传统超螺旋滑模控制算法,改进的控制方法控制输入更加平滑,收敛速度更快,从而验证了该方法的有效性以及先进性.

关键词：高超声速飞行器爬升段超螺旋滑模快速平滑自适应

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一种高超声速飞行器鲁棒自适应控制方法

宇航学报 2017年第10期38卷 1088-1096页

作者：余朝军江驹肖东郑亚龙南京航空航天大学自动化学院南京211106

针对较强参数摄动情况下高超声速飞行器巡航段控制问题,提出一种基于主影响元素分析的鲁棒自适应控制方法。首先在飞行器具有未知参数情况下,使用符号计算工具对系统不确定量进行分离,实现不确定性的建模;进一步使用蒙特卡洛试验方法,... 详细信息

针对较强参数摄动情况下高超声速飞行器巡航段控制问题,提出一种基于主影响元素分析的鲁棒自适应控制方法。首先在飞行器具有未知参数情况下,使用符号计算工具对系统不确定量进行分离,实现不确定性的建模;进一步使用蒙特卡洛试验方法,确定不确定函数向量的主影响元素,对模型进行简化。然后在滑模控制的基础上,结合参数自适应估值和鲁棒补偿的方法,设计出飞行控制器,实现对未知参数的自适应估值以及对模型误差的补偿,并从理论上证明了系统的稳定性。仿真试验表明,在较大参数摄动情况下,文中所提方法依然可以保证系统的稳定性和跟踪性能。

关键词：高超声速飞行器不确定性建模主影响元素分析鲁棒自适应控制

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高超声速飞行器不确定性控制问题研究

高超声速飞行器不确定性控制问题研究

作者：余朝军南京航空航天大学

学位级别：硕士

高超声速飞行器具有飞行速度极高,飞行包络大的特点,使得其在航空航天技术领域中引起越来越多的关注。由于高超声速飞行器具有飞行环境复杂、发动机机身耦合作用强以及试验数据不完备等诸多不确定因素,所以在设计飞行控制器时需要充分... 详细信息

高超声速飞行器具有飞行速度极高,飞行包络大的特点,使得其在航空航天技术领域中引起越来越多的关注。由于高超声速飞行器具有飞行环境复杂、发动机机身耦合作用强以及试验数据不完备等诸多不确定因素,所以在设计飞行控制器时需要充分考虑不确定性所造成的影响,并要保证控制器具有足够的自适应能力和鲁棒性。针对上述问题,本文就参数摄动对高超声速飞行器特性的影响、参不确定情况下高超声速飞行器的建模以及在多种不确定性因素情况下飞行控制器设计的问题进行了研究。主要研究内容及成果如下:首先,结合国外公布的高超声速飞行器模型数据,建立了高超声速飞行器动力学模型。详细分析飞行器的气动力模型、发动机模型以及大气环境模型,得到了用于控制的高超声速飞行器纵向非线性动力学模型,并对飞行器的开环特性进行了分析,为下文的研究奠定了基础。其次,分析了参数摄动对高超声速飞行器开环特征根特性的影响,分别分析了单个参数摄动,和多个参数摄动对飞行器特性的影响。在参数不确定情况下对高超声速飞行器进行不确定性建模,得到了参数不确定模型,并分析了该模型中参数摄动所造成的不确定边界大小。然后,基于所建立的不确定模型,结合滑模微分器、参数自适应估值和积分滑模控制,设计出一种自适应滑模控制方法。在飞行器具有参数摄动的情况下,该方法依然可以从理论上保证飞行器的稳定性。仿真实验表明,所提方法比积分滑模控制方法具有更好的控制性能。最后,在飞行器系统模型存在参数摄动和外部干扰这种复合不确定性情况下,分别设计了鲁棒自适应滑模控制器和鲁棒自适应Backstepping控制器。在鲁棒自适应滑模控制方法中采用了参数投影算子,以保证参数自适应的有界性,避免控制器奇异问题;并采用了自适应鲁棒补偿项,实现对系统未知干扰的抑制。在鲁棒自适应Backstepping控制方法中,基于一定的假设,实现了速度和高度的分开控制,并且对不确定性上界进行估值反馈,实现了对模型中不确定项的自适应补偿,增加了控制器的抗干扰能力;同时对虚拟控制指令导数的上界进行估值反馈,解决了Backstepping控制中固有的微分计算量激增问题。仿真结果验证了所提控制方法的有效性。

关键词：高超声速飞行器不确定性建模滑模控制 Backstepping 鲁棒自适应

PFKFB4对脑胶质瘤增殖及线粒体生成影响的实验研究

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PFKFB4对脑胶质瘤增殖及线粒体生成影响的实验研究

作者：余朝军昆明医科大学

学位级别：硕士

研究背景脑胶质瘤是源自神经上皮的肿瘤,占颅脑肿瘤的40%～50%,是最常见的原发性颅内肿瘤。年发病率为3～8人/10万人口。尽管近年来手术治疗、化疗和放疗等治疗手段均取得了进步,但因其具有侵润生长、分化差、增殖快、侵袭性强等特点,... 详细信息

研究背景脑胶质瘤是源自神经上皮的肿瘤,占颅脑肿瘤的40%～50%,是最常见的原发性颅内肿瘤。年发病率为3～8人/10万人口。尽管近年来手术治疗、化疗和放疗等治疗手段均取得了进步,但因其具有侵润生长、分化差、增殖快、侵袭性强等特点,治疗效果仍不尽人意。恶性胶质瘤患者平均5年生存率仅为10%,平均生存时间仅1年左右。胶质瘤的高侵袭性及恶性增殖是影响预后的重要因素,对增殖及侵袭机制的研究和寻找有效的干预措施是提高胶质瘤预后的重要措施。胶质瘤代谢影响着胶质瘤的方方面面,目前研究较多的有:有氧糖酵解、谷氨酰胺、一碳代谢、磷酸戊糖通路和脂肪酸从头合成等。代谢可诱导肿瘤细胞重编程,与肿瘤微环境、脂质代谢、糖代谢、表观遗传和免疫等均密切相关。代谢酶6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶4(PFKFB4)在控制细胞糖代谢方面起着关键作用。研究表明PFKFB4在包括胶质母细胞瘤在内的多种人类肿瘤中均存在表达量增加,且其高表达促进肿瘤细胞的增殖和存活。在原发性胶质母细胞瘤中,PFKFB4的高表达与患者的预后不良有关,但其在参与胶质瘤糖代谢重编程过程的作用仍不清楚。本研究通过验证PFKFB4在胶质瘤中的表达及其与患者预后关系的基础上,发现PFKFB4通过影响胶质瘤细胞的增殖而影响胶质瘤的预后,进一步阐明了 PFKFB4通过促进过氧化物酶体增殖激活受体γ共激活剂1α(PGC-1α)介导的线粒体生成而影响胶质瘤增殖的新机制。[目的]研究PFKFB4对脑胶质瘤中的表达情况及对预后的影响;通过研究PFKFB4对脑胶质瘤细胞增殖、线粒体生成的影响,明确PFKFB4在脑胶质瘤增殖及线粒体适应性改变中的作用,并探讨其中可能的机制。[方法]1.根据GEPIA和CGGA数据库,分析PFKFB4在正常脑组织和胶质瘤组织中表达情况及与胶质瘤预后明显相关;收集临床标本,通过Western blot检测PFKFB4的表达差异。Western blot检测PFKFB4在正常人小脑星形胶质细胞(Hac)与胶质瘤细胞(U87和T98G)之间的表达差异。2.应用Cell Counting Kit-8(CCK-8试剂盒)检测胶质瘤U87细胞株及干扰株细胞活力,BeyoClickTM EdU-555细胞增殖检测试剂盒检测两株细胞增殖情况。***-Tracker Red CMXRos染色实验评价胶质瘤细胞中干扰PFKFB4对线粒体质量的影响。提取细胞DNA,通过Real Time PCR分析mtDNA copy number的变化以及线粒体DNA编码基因(NRF1、TFAM、TFB1M)的mRNA水平。Western blot实验与免疫沉淀实验检测组蛋白乙酰基转移酶5(GCN5)与PGC-1α的表达以及PFKFB4对PGC-1 α乙酰化修饰的影响。[结果]1.根据GEPIA和CGGA数据库分析显示,与正常组织相比,胶质瘤组织的PFKFB4表达明显上调(p0.05),但诱导了乙酰转移酶GCN5的表达上调(P<0.05),进而通过乙酰化修饰抑制了 PGC-1 α生物学活性。在稳定干扰PFKFB4表达的U87细胞中,GCN5表达的升高,检测到PGC-1α乙酰化水平的明显升高(P<0.05)。该结果表明PFKFB4表达降低诱导GCN5上调导致PGC-1α介导的胶质瘤细胞线粒体生成水平下降可能是抑制细胞增殖的原因之一。[结论]综上所述,PFKFB4在胶质瘤组织中普遍高表达,初次诊断的胶质瘤患者PFKFB4相对表达水平与胶质瘤预后明显相关,表明在胶质瘤中PFKFB4的表达水平可作为评估胶质瘤预后的有效指标

关键词：胶质瘤增殖线粒体 PFKFB4 PGC-1α

基于改进遗传算法的航班-登机口分配多目标优化

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交通运输工程学报 2020年第2期20卷 121-130页

作者：余朝军江驹徐海燕朱平南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 南京航空航天大学经济与管理学院江苏南京211106

为提高现代机场的资源利用效率和乘客换乘体验,研究了多目标航班-登机口分配问题;在考虑航班类型约束、飞机机体类型约束和转场时间间隔约束的基础上,以分配在固定登机口的航班数量最多、使用的固定登机口数量最少和乘客换乘紧张度最小... 详细信息

为提高现代机场的资源利用效率和乘客换乘体验,研究了多目标航班-登机口分配问题;在考虑航班类型约束、飞机机体类型约束和转场时间间隔约束的基础上,以分配在固定登机口的航班数量最多、使用的固定登机口数量最少和乘客换乘紧张度最小为目标函数,建立了航班-登机口分配的多目标非线性0-1整数规划模型,并设计了一种改进型基因编码的遗传算法以提高求解效率;基因个体采用两段式整数编码,设计了该编码方式到可行解的映射流程,同时从理论上证明该编码方式可以映射到最优解;对两段基因编码分别设计了不同的交叉算子和变异算子,避免产生非可行个体;为验证算法的有效性,基于某大规模机场的实际运营数据,对比了改进型遗传算法与MATLAB内置遗传算法。计算结果表明:采用改进型遗传算法使得安排在固定登机口的航班数目增大5%,乘客换乘总紧张度减小3%,乘客换乘平均紧张度减小32%,占用的固定登机口数量相同,安排在固定登机口的乘客数量增大20%,算法运行时间减小8%,说明改进型遗传算法性能更好,可提高登机口的利用效率和乘客的换乘舒适度;在改进型遗传算法的优化过程中,航班数量目标和登机口数量目标在130次迭代时寻到最优解,换乘紧张度目标在400次迭后基本收敛,且最优结果对应的航班时序合理,说明该算法的迭代收敛速度快,优化结果合理。

关键词：交通规划大规模优化问题航班-登机口分配遗传算法基因编码多目标优化

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高超声速飞行器自适应神经网络容错控制

飞行力学 2020年第1期38卷 35-40页

作者：朱平江驹余朝军文成馀南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对高超声速飞行器巡航段执行器控制效益损失故障和卡死故障问题,基于高超声速飞行器纵向运动模型,将自适应算法与改进的径向基函数神经网络(RBFNN)方法相结合,设计了一种自适应神经网络容错控制器。所提出的容错控制方法具有无需估计... 详细信息

针对高超声速飞行器巡航段执行器控制效益损失故障和卡死故障问题,基于高超声速飞行器纵向运动模型,将自适应算法与改进的径向基函数神经网络(RBFNN)方法相结合,设计了一种自适应神经网络容错控制器。所提出的容错控制方法具有无需估计执行器故障值的优点,且设计的控制算法结构简单,无需大量实时计算,可以快速处理故障的发生,确保系统在参数不确定、恒定或时变执行器故障与卡死故障情况下仍具有稳定跟踪能力。最后,仿真验证了该方法的有效性。

关键词：高超声速飞行器卡死故障神经网络容错控制

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基于多目标遗传算法的异构无人机协同察打

电光与控制 2018年第7期25卷 24-28页

作者：肖东江驹余朝军周俊南京航空航天大学南京210016

针对多架异构无人机在未知环境下协同执行搜索打击任务。考虑无人机和目标资源问题,采用了一种组建联盟方式来完成打击任务,建立了组建联盟的多目标优化模型,并提出了一种并行带精英策略非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解模型。通过具... 详细信息

针对多架异构无人机在未知环境下协同执行搜索打击任务。考虑无人机和目标资源问题,采用了一种组建联盟方式来完成打击任务,建立了组建联盟的多目标优化模型,并提出了一种并行带精英策略非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)求解模型。通过具体的仿真验证了模型的合理性,分析了不同情况下的算法运行速度,并与传统方法进行对比,证明了并行NSGA-Ⅱ具有很强的实时性,且提高了任务的完成效率。

关键词：无人机协同搜索打击组建联盟 NSGA