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面向复杂多任务的异构无人机集群分组调配

系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 972-981页

作者：高程都延丽步雨浓刘燕斌王宇飞南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 北京机电工程研究所北京100854

针对复杂多任务下的异构无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群分组调配问题,提出一种基于改进K均值和延迟接受(deferred-acceptance,DA)算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节,通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K... 详细信息

针对复杂多任务下的异构无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群分组调配问题,提出一种基于改进K均值和延迟接受(deferred-acceptance,DA)算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节,通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K-means聚类的精度,并设计余量裕度下的分组均衡性调整策略,在最优性的前提下提高分组的均衡性。在集群匹配分组环节,改进了DA算法,通过任务倾向的偏好列表快速生成预中选方案,并设计两阶段冲突消除来保证匹配的稳定性和收敛性。仿真实验表明,所提方法能够快速有效地解决复杂多任务下的UAV集群分组调配问题,具备良好的最优性和时效性。

关键词：异构无人机集群分组调配聚类延迟接受算法稳定匹配

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高超声速飞行器时间协同预测校正鲁棒制导

宇航学报 2024年第3期45卷 421-432页

作者：魏昀鹏都延丽王文凯刘燕斌南京航空航天大学航天学院南京211106

针对存在参数不确定性的多高超声速飞行器滑翔段协同制导问题,提出了一种时间协同的预测校正鲁棒制导方法。首先,基于剩余飞行时间的动态航向角误差走廊实现了横向协同制导,为调整飞行时间提供了有利条件;设计了随协同飞行任务进程变化... 详细信息

针对存在参数不确定性的多高超声速飞行器滑翔段协同制导问题,提出了一种时间协同的预测校正鲁棒制导方法。首先,基于剩余飞行时间的动态航向角误差走廊实现了横向协同制导,为调整飞行时间提供了有利条件;设计了随协同飞行任务进程变化的权值函数,将剩余飞行时间引入纵向制导的预测校正过程中,确保协同飞行任务落点和协同时间的精度。其次,基于改进无迹卡尔曼滤波估计的方法对气动参数的不确定性进行估计,通过对剩余飞行时间与剩余能量的综合分析,修正了航向角误差走廊和标称迎角剖面,以提高协同制导系统的鲁棒性能。最后,分别在标称环境和参数不确定环境下开展了仿真实验,其结果证明了该协同制导方法的可行性和鲁棒性。

关键词：高超声速飞行器预测校正时间协同制导鲁棒制导无迹卡尔曼滤波

“航天器再入返回控制”项目式教学探索与实践

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科教导刊 2024年第2期 56-59页

作者：都延丽刘燕斌南京航空航天大学航天学院江苏南京211106

本文基于“航天器再入返回控制”课程的教学特点,开展了项目式教学改革的探索与实践工作。以航天器再入返回控制系统的设计为项目背景,组建了课程的理论知识体系,将“项目引导,任务驱动”等特征贯穿于教学目标、教学内容、教学方法、思... 详细信息

本文基于“航天器再入返回控制”课程的教学特点,开展了项目式教学改革的探索与实践工作。以航天器再入返回控制系统的设计为项目背景,组建了课程的理论知识体系,将“项目引导,任务驱动”等特征贯穿于教学目标、教学内容、教学方法、思政教育以及考核评价五方面的教学设计当中。通过多个子项目以及综合项目的教学与实践,来促进学生知识、能力和素质的培养,并增强学生多学科理论知识的融合能力和项目设计与实践能力。

关键词：航天器再入返回控制项目式教学教学设计

基于层次分解的在线三维RRT^(*)协同航路规划

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系统工程与电子技术 2023年第5期45卷 1409-1419页

作者：杨小草都延丽步雨浓刘燕斌高程南京航空航天大学航天学院江苏南京211106 北京机电工程研究所北京100854

针对多机时间协同航路规划问题提出一种基于层次分解的在线三维规划方法。首先,将高维强耦合协同规划问题按3层分解为低维的简单优化问题。其次,提出基于反双曲正切函数的协同指标参数的优化方法,以解决各无人机时间间隔过大导致绕飞消... 详细信息

针对多机时间协同航路规划问题提出一种基于层次分解的在线三维规划方法。首先,将高维强耦合协同规划问题按3层分解为低维的简单优化问题。其次,提出基于反双曲正切函数的协同指标参数的优化方法,以解决各无人机时间间隔过大导致绕飞消耗的问题。然后,提出基于滚动时域的三维快速搜索随机树^(*)(three dimensional rapidly-exploring random tree^(*)based on receding horizon,TRH-RRT^(*))在线航路规划算法,用有偏随机样本增加采样点利用率,用人工势场法引导RRT^(*)节点生长并基于滚动时域的节点去除法减少非必要的扫描过程。最后,针对多机会聚攻击任务进行了仿真验证,结果表明所提方法在航路规划时间及规划结果方面具备一定优越性。

关键词：多无人机协同航路规划快速搜索随机树^(*) 滚动时域人工势场

基于顺序扩展一致性包算法的多无人机分布式任务分配

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控制与决策 2023年第11期38卷 3242-3250页

作者：高程都延丽步雨浓刘燕斌杨小草南京航空航天大学航天学院南京211106 北京机电工程研究所北京100074

以异构多无人机协同执行复杂的耦合多任务为背景,提出一种求解分布式任务分配问题非死锁的顺序扩展一致性包算法.首先,建立考虑任务载荷资源、任务时序、威胁区等约束条件的时序多任务分配模型;其次,对一致性包算法的任务包构建过程和... 详细信息

以异构多无人机协同执行复杂的耦合多任务为背景,提出一种求解分布式任务分配问题非死锁的顺序扩展一致性包算法.首先,建立考虑任务载荷资源、任务时序、威胁区等约束条件的时序多任务分配模型;其次,对一致性包算法的任务包构建过程和冲突消解规则进行扩展,并设计一种基于有向图深度优先搜索的方法进行任务方案的死锁检测和修正,以实现无冲突和无死锁的任务分配;然后,将关联任务之间的时序约束转化为软时间窗约束,利用顺序分层的策略进行求解;最后,为了提高任务分配结果的可靠性,采用Dubins曲线路径将航路规划耦合到任务分配中.仿真实验表明,所提出的算法能够快速有效地求解异构多无人机分布式耦合多任务分配问题,具备良好的最优性和时效性.

关键词：多无人机多任务分配一致性包算法分布式无死锁航路规划

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面向复杂多任务的异构无人机集群分组调配

系统工程与电子技术 2023年

作者：高程都延丽步雨浓刘燕斌王宇飞北京机电工程研究所南京航空航天大学航天学院

针对复杂多任务下的异构无人机（unmanned aerial vehicle， UAV）集群分组调配问题，提出一种基于改进K均值和延迟接受（deferred-acceptance， DA）算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节，通过离群点检测和固定初始聚类中心的... 详细信息

针对复杂多任务下的异构无人机（unmanned aerial vehicle， UAV）集群分组调配问题，提出一种基于改进K均值和延迟接受（deferred-acceptance， DA）算法的先聚类后匹配方法。在任务聚类分组环节，通过离群点检测和固定初始聚类中心的方法来提高K均值聚类的精度，并设计余量裕度下的分组均衡性调整策略，在最优性的前提下提高分组的均衡性。在集群匹配分组环节，改进了DA算法，通过任务倾向的偏好列表快速生成预中选方案，并设计两阶段冲突消除来保证匹配的稳定性和收敛性。仿真实验表明，提出的方法能够快速有效地解决复杂多任务下的UAV集群分组调配问题，具备良好的最优性和时效性。

关键词：异构UAV集群分组调配聚类延迟接受算法稳定匹配

基于遗传算法学习的复合神经网络自适应温度控制系统

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控制理论与应用 2004年第2期21卷 242-246页

作者：李敏远都延丽西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

针对一类温度控制系统中存在的非线性和参数不确定等问题,提出一种复合神经网络自适应控制结构.在控制系统中构造了神经网络正模型来再现被控对象的动态特性,用神经网络控制器实现优化控制律的非线性映射.文中选用了被控对象80组历史数... 详细信息

针对一类温度控制系统中存在的非线性和参数不确定等问题,提出一种复合神经网络自适应控制结构.在控制系统中构造了神经网络正模型来再现被控对象的动态特性,用神经网络控制器实现优化控制律的非线性映射.文中选用了被控对象80组历史数据作为样本集,并利用遗传算法的全局搜索能力及高效率来训练多层前向神经网络的权系数.最后用升降温工艺曲线作为输入对温度控制系统进行仿真.仿真结果表明,应用遗传算法能够提高神经网络的学习效率.保证神经网络全局快速收敛,从而克服了传统的误差反传学习算法的一些缺点.证明了采用这种神经网络自适应控制结构.使神经网络控制器的输出可以适应对象参数和环境的变化.使温度控制系统具有很好的学习和自适应控制能力,取得了良好的控制效果.

关键词：神经网络遗传算法神经网络自适应控制

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简化的鲁棒自适应模糊动态面控制及其应用

航空学报 2008年第5期29卷 1274-1280页

作者：周丽姜长生都延丽南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对不确定严格反馈块控非线性系统,提出了一种简化的鲁棒自适应模糊动态面控制方法。利用T-S模糊系统在线逼近系统的不确定及外界干扰,简化自适应参数调整方法,解决了动态面控制自适应参数过多的问题。基于Lyapunov方法及小增益理论证... 详细信息

针对不确定严格反馈块控非线性系统,提出了一种简化的鲁棒自适应模糊动态面控制方法。利用T-S模糊系统在线逼近系统的不确定及外界干扰,简化自适应参数调整方法,解决了动态面控制自适应参数过多的问题。基于Lyapunov方法及小增益理论证明了闭环系统半全局一致最终有界。该方法设计的控制器复杂性低且具有最少的在线调整自适应参数,易于工程实现。最后对所提出的方法进行了某推力矢量战斗机的Herbst机动仿真,结果表明了方法的有效性。

关键词：飞行控制反推法动态面控制 T—S模糊系统小增益理论

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一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模控制

控制理论与应用 2009年第6期26卷 678-682页

作者：周丽姜长生都延丽南京航空航天大学自动化学院江苏南京210016

针对不确定严格反馈块控非线性系统,提出了一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模变结构控制方法.系统的未知不确定及外界干扰由模糊系统在线逼近,利用反步法设计了变结构控制的终端滑模面,并由此得到了鲁棒自适应终端滑模控制器,使系统... 详细信息

针对不确定严格反馈块控非线性系统,提出了一种基于反步法的鲁棒自适应终端滑模变结构控制方法.系统的未知不确定及外界干扰由模糊系统在线逼近,利用反步法设计了变结构控制的终端滑模面,并由此得到了鲁棒自适应终端滑模控制器,使系统的跟踪误差在有限时间内趋于给定轨迹的任意小的邻域内.通过Lyapunov定理证明了闭环系统所有信号最终有界.对某战斗机6自由度机动仿真结果表明,该方法具有强鲁棒性.

关键词：鲁棒自适应控制反步法终端滑模模糊系统机动飞行