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深度确定性策略梯度和预测相结合的无人机空战决策研究

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西北工业大学学报 2023年第1期41卷 56-64页

作者：李永丰吕永玺史静平李卫华西北工业大学自动化学院陕西西安710129 陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室陕西西安710129

针对无人机自主空战机动决策过程中遇到的敌方不确定性操纵问题,提出了一种目标机动指令预测和深度确定性策略梯度算法相结合的无人机空战自主机动决策方法。对空战双方的态势数据进行有效的融合和处理,搭建无人机六自由度模型和机动动... 详细信息

针对无人机自主空战机动决策过程中遇到的敌方不确定性操纵问题,提出了一种目标机动指令预测和深度确定性策略梯度算法相结合的无人机空战自主机动决策方法。对空战双方的态势数据进行有效的融合和处理,搭建无人机六自由度模型和机动动作库,在空战中目标通过深度Q网络算法生成相应机动动作库指令,同时我方无人机通过概率神经网络给出目标机动的预测结果。提出了一种同时考虑了两机态势信息和敌机预测结果的深度确定性策略梯度强化学习方法,使得无人机能够根据当前空战态势选择合适的机动决策。仿真结果表明,该算法可以有效利用空战态势信息和目标机动预测信息,在保证收敛性的前提下提高无人机自主空战决策强化学习算法的有效性。

关键词：无人机空战机动决策预测深度确定性策略梯度

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仅使用距离量测的多无人机协同环绕未知目标

航空学报 2023年

作者：黄山吕永玺朱奇李珂澄史静平西北工业大学自动化学院陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室

针对GPS拒止环境下多架无人机对未知目标的协同环绕导航控制问题，本文提出了一种仅使用距离量测的分布式控制器。与现有的多数算法不同，该控制器不需要无人机及目标的位置信息。首先假设实际距离和距离变化率可用的情况下，设计了一... 详细信息

针对GPS拒止环境下多架无人机对未知目标的协同环绕导航控制问题，本文提出了一种仅使用距离量测的分布式控制器。与现有的多数算法不同，该控制器不需要无人机及目标的位置信息。首先假设实际距离和距离变化率可用的情况下，设计了一种制导控制算法驱动单架无人机环绕目标运动。其次利用二阶滑模观测器在有限时间内完成距离变化率的估计来代替实际距离变化率。观测器的设计使用实际距离量测信息，使得无人机仅利用距离量测即可完成环绕任务。然后在距离环绕控制器的基础上，利用有限时间观测器和距离量测信息完成相对位置估计，进而设计速度协调算法来实现多架无人机对目标的均匀环绕。最后，通过数字仿真和半实物实验验证了方法的有效性。

关键词：多无人机距离量测有限时间滑模观测器相对位置估计均匀环绕

基于CV-ELM方法的机电作动器故障预测研究

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同方期刊数据库

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计算机仿真 2022年第8期39卷 432-436页

作者：曹宇燕吕永玺王新民西北工业大学自动化学院陕西西安710129

为提高机电作动器的可维护性,提出了一种基于交叉验证-极限学习机(CV-ELM)的机电作动器故障预测方法。首先通过分析机电作动器模型,确定了轴承寿命是影响机动作动器寿命的重要因素。其次,针对传统ELM方法中参数随机选择导致的精度不高... 详细信息

为提高机电作动器的可维护性,提出了一种基于交叉验证-极限学习机(CV-ELM)的机电作动器故障预测方法。首先通过分析机电作动器模型,确定了轴承寿命是影响机动作动器寿命的重要因素。其次,针对传统ELM方法中参数随机选择导致的精度不高的问题,将交叉验证方法与ELM结合,并证明了改进ELM方法的有效性,给出了基于CV-ELM方法的故障预测流程;最后,基于轴承全寿命试验数据,通过与反向传播神经网络(BPNN)方法和支持向量回归(SVR)方法的对比仿真,验证了本文所提方法的快速性和有效性,为机电作动器的维护提供了数据参考和技术支撑。

关键词：机电作动器故障预测极限学习机交叉验证

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基于蒙特卡洛的飞机控制分配鲁棒性评估方法

探测与控制学报 2022年第4期44卷 98-103,110页

作者：王晓光尚永爽杜军贾文铜史静平吕永玺空军工程大学航空工程学院陕西西安710038 中国人民解放军93184部队北京100076 西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对多操纵面飞机控制分配方案缺乏统一的评价准则问题,提出基于蒙特卡洛的控制分配鲁棒性评估方法。首先,基于典型的飞机控制分配模型,借助于飞机飞行品质评估的思想,分析控制分配方法鲁棒性评估的流程;考虑舵面效率的不确定性范围,根... 详细信息

针对多操纵面飞机控制分配方案缺乏统一的评价准则问题,提出基于蒙特卡洛的控制分配鲁棒性评估方法。首先,基于典型的飞机控制分配模型,借助于飞机飞行品质评估的思想,分析控制分配方法鲁棒性评估的流程;考虑舵面效率的不确定性范围,根据鲁棒性要求的精度和置信度确定仿真参数,基于蒙特卡洛方法建立了过驱系统分配方法鲁棒性的评估函数;最后,基于鲁棒性评估方法,实现伪逆法、串接链法和面搜索法三种控制分配方案的鲁棒性能评估。仿真结果验证了该方法的有效性,能够为控制分配鲁棒性评估提供理论支撑和技术手段。

关键词：多操纵面控制分配鲁棒性蒙特卡洛方法

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无人机跟踪系统仿真平台的设计与实现

哈尔滨工业大学学报 2020年第10期52卷 119-127页

作者：林传健章卫国史静平吕永玺西北工业大学自动化学院西安710072 陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室(西北工业大学) 西安710072

为解决无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)在进行地面目标跟踪实验时,存在验证难度大,成本高等问题,设计和实现了基于视景仿真软件和MATLAB/Simulink的仿真平台.首先,选择汽车作为地面目标,在视景仿真软件中导入UAV和汽车的三维模型,... 详细信息

为解决无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)在进行地面目标跟踪实验时,存在验证难度大,成本高等问题,设计和实现了基于视景仿真软件和MATLAB/Simulink的仿真平台.首先,选择汽车作为地面目标,在视景仿真软件中导入UAV和汽车的三维模型,并设置虚拟云台和摄像机.其次,利用UAV、汽车与云台之间的相对运动模拟UAV跟踪过程中场景的变化,基于运动补偿的云台控制算法保证了虚拟摄像机始终指向目标.然后,虚拟摄像机采集目标所在区域的图片,图像跟踪算法跟踪图片中的目标,并利用目标图像模型解算目标在世界坐标系下的位置.最后,根据目标位置,使用参考点制导法生成期望的滚转角指令,引导UAV围绕目标盘旋飞行.视景仿真软件、图像跟踪算法和MATLAB/Simulink之间通过共享内存与UDP进行闭环通信.此外,提出一种实用可靠的标定方法,完成了视景仿真软件中虚拟摄像机内参矩阵的标定.仿真结果表明:该仿真平台能较好地模拟UAV对不同运动状态汽车的跟踪,得到的仿真结果具有较高的工程参考价值.本文的研究成果为目标跟踪实验提供了良好的仿真环境,有效减少实验成本.

关键词：目标跟踪无人机云台控制参考点制导视景仿真

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新工科课程思政教学的“六忌”和“六要”

教育教学论坛 2023年第18期 129-132页

作者：李广文刘小雄吕永玺西北工业大学自动化学院陕西西安710072

为贯彻落实新时代工科课程思政要求,通过分析新工科人才培养需求,指出了工科课程思政教学中要避免的“六忌”:教学目标忌越俎代庖、教学内容忌生搬硬套、教学形式忌死板机械、教学时长忌喧宾夺主、教学时机忌脱离实际、考核评价忌只讲... 详细信息

为贯彻落实新时代工科课程思政要求,通过分析新工科人才培养需求,指出了工科课程思政教学中要避免的“六忌”:教学目标忌越俎代庖、教学内容忌生搬硬套、教学形式忌死板机械、教学时长忌喧宾夺主、教学时机忌脱离实际、考核评价忌只讲不考。针对这“六忌”,研究出了相应的解决途径和办法:思想政治教学目标要找准定位;思想政治教学内容要自然融入专业课程知识体系;思想政治教学形式要充分利用网络资源和新媒体;思想政治教学时长要适当,要画龙点睛、点到为止;思想政治教学时机要巧妙;思想政治教学考核要落实。贯彻“六要”,可真正实现润物无声式的课程思政,实现价值塑造、知识传授和能力培养的融合统一。

关键词：新工科课程思政教学方式

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变体飞行器切换线性变参数鲁棒H_∞控制器

西北工业大学学报 2016年第6期34卷 1045-1049页

作者：何墉章卫国王敏文史静平吕永玺西北工业大学自动化学院陕西西安710029 洛阳理工学院电气工程与自动化系河南洛阳471023 飞行器一体化技术重点实验室陕西西安710072

针对变体飞行器在不同的机体构型其控制目标不同,提出了一种基于平均驻留时间方法的切换线性变参数(switching linear parameter varying,SLPV)鲁棒H_∞控制方法。该方法根据变体飞行器的任务模式及性能指标要求把后掠角变化范围分成不... 详细信息

针对变体飞行器在不同的机体构型其控制目标不同,提出了一种基于平均驻留时间方法的切换线性变参数(switching linear parameter varying,SLPV)鲁棒H_∞控制方法。该方法根据变体飞行器的任务模式及性能指标要求把后掠角变化范围分成不同的区域,在不同的区域根据相应的控制目标给出系统满足鲁棒H_∞控制性能指标可解的条件及相应的LPV(LPV modeling of morphing aircraft)控制器,并用平均驻留时间方法保证变体过程的稳定性。仿真结果表明飞行器在变体过程中具有良好的鲁棒性和操纵性能。

关键词：变体飞行器多目标控制鲁棒H∞控制 LPV控制器平均驻留时间

国防特色高校专业课课程思政教学探索与实践——以“飞行动力学及控制原理”为例

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教育教学论坛 2023年第6期 172-176页

作者：李广文刘小雄吕永玺西北工业大学自动化学院陕西西安710129

国防特色高校专业课思政元素丰富,是践行课程思政的最佳载体,论述国防特色高校专业课的特点和开展课程思政的优势,以“飞行动力学及控制原理”为例,从思政元素发掘、课程思政总体设计、教学内容与思政元素的融合、教学形式、教学时机、... 详细信息

国防特色高校专业课思政元素丰富,是践行课程思政的最佳载体,论述国防特色高校专业课的特点和开展课程思政的优势,以“飞行动力学及控制原理”为例,从思政元素发掘、课程思政总体设计、教学内容与思政元素的融合、教学形式、教学时机、考核方式等方面阐述课程思政教育和知识传授融合教学的途径和方法,在知识传授、综合训练中融入理想信念的精神指引,使国防特色高校专业课程教学实现价值塑造、知识传授和能力培养的融合统一。

关键词：课程思政国防特色高校融合教学飞行动力学及控制原理

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一种改进的非定常气动力模糊逻辑建模方法

西北工业大学学报 2015年第6期33卷 971-976页

作者：吕永玺章卫国王敏文史静平西北工业大学自动化学院陕西西安710072 飞行器一体化技术重点实验室陕西西安710072

针对飞机过失速机动时气动力和气动力矩出现严重的非线性、耦合性和迟滞性等现象,提出了一种改进的模糊逻辑非定常气动力建模方法。该方法基于大幅振荡风洞实验数据分析结果,充分考虑了影响飞机气动力和气动力矩的不同因素,通过二次型... 详细信息

针对飞机过失速机动时气动力和气动力矩出现严重的非线性、耦合性和迟滞性等现象,提出了一种改进的模糊逻辑非定常气动力建模方法。该方法基于大幅振荡风洞实验数据分析结果,充分考虑了影响飞机气动力和气动力矩的不同因素,通过二次型隶属度函数将迎角、迎角导数、迎角二阶导数、侧滑角和缩减频率等转化为模糊输入,将模糊规则计算出的气动力和气动力矩作为模糊输出。与其他方法相比,该方法能够对模糊逻辑模型的结构和参数统一辨识,通用性强,模型精度满足给定的多层相关系数要求。最后,根据奇异摄动理论,设计了时标分离的动态逆控制律,采用了串接链方法实现过驱动系统的舵面偏转分配。通过对比常规气动力和非定常气动力下典型的"眼镜蛇"机动仿真结果,说明了过失速机动时建立精确非定常气动力模型的必要性,也验证了动态逆方法对于非线性系统有良好的控制效果。

关键词：过失速机动非定常气动力模糊逻辑动态逆串接链