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变权TOPSIS评价的导弹总体参数粒子群优化设计方法

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固体火箭技术 2018年第3期41卷 388-394页

作者：周伟罗建军强洪夫谢飞西北工业大学航天学院航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 火箭军工程大学西安710025

为解决传统单目标优化方法难以满足导弹总体参数多目标优化的需求,以及多学科设计优化方法复杂而难于在导弹概念设计阶段使用的问题。提出了一种基于变权TOPSIS(逼近于理想排序)评价和粒子群算法融合的多属性综合优化设计方法。以标准... 详细信息

为解决传统单目标优化方法难以满足导弹总体参数多目标优化的需求,以及多学科设计优化方法复杂而难于在导弹概念设计阶段使用的问题。提出了一种基于变权TOPSIS(逼近于理想排序)评价和粒子群算法融合的多属性综合优化设计方法。以标准粒子群优化算法为基础,运用变权综合原理构建变权状态变量,结合TOPSIS评价方法计算每组粒子(总体参数方案)的可行欧氏距离,以欧氏距离作为综合评价目标开展了导弹总体参数优化设计研究工作。经实例分析表明,基于变权TOPSIS的粒子群优化设计方法能够有效解决导弹概念设计阶段总体设计多参数、多属性综合优化问题,与传统设计方法相比,具有概念清晰、方法灵活、实现高效的优点。

关键词：变权综合逼近于理想排序(TOPSIS) 导弹总体参数粒子群优化

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冗余空间机械臂抓捕自旋卫星后的消旋控制

宇航学报 2018年第5期39卷 550-561页

作者：王明明罗建军余敏袁建平西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 西北工业大学深圳研究院深圳518057

旨在提出一种运动学冗余空间机器人抓捕自旋卫星后的消旋策略和协调控制方法。首先,给出运动学冗余空间机器人捕获目标后的动力学模型,作为协调控制器设计基础。然后,基于四阶Bézier曲线和满足特定约束的自适应微分进化(Differential E... 详细信息

旨在提出一种运动学冗余空间机器人抓捕自旋卫星后的消旋策略和协调控制方法。首先,给出运动学冗余空间机器人捕获目标后的动力学模型,作为协调控制器设计基础。然后,基于四阶Bézier曲线和满足特定约束的自适应微分进化(Differential Evolution,DE)算法提出抓捕后的最优消旋与路径规划策略,最优消旋策略中同时考虑对消旋时间和控制力矩进行优化。提出一种跟踪所设计参考轨迹的协调控制方法,调整基座的姿态达到期望值。所提方法有效地衰减了自旋卫星的初始角速度,同时实现对基座姿态的控制。文末给出利用7 DOF冗余空间机械臂消除目标自旋运动的仿真结果,表明所提方法的有效性。

关键词：消旋策略协调控制抓捕后阶段

空间机器人捕获非合作目标后的消旋策略及阻抗控制

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机器人 2018年第5期40卷 750-761页

作者：王明明罗建军王嘉文袁建平西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057

针对空间机器人捕获自旋目标卫星后的消旋与稳定操作提出了一种阻抗控制方法.首先,基于正序链和逆序链方法推导出空间机器人系统在操作空间中的动力学方程.然后,基于归一化时间设计了目标卫星的快速消旋策略,最优消旋时间由末端执行器... 详细信息

针对空间机器人捕获自旋目标卫星后的消旋与稳定操作提出了一种阻抗控制方法.首先,基于正序链和逆序链方法推导出空间机器人系统在操作空间中的动力学方程.然后,基于归一化时间设计了目标卫星的快速消旋策略,最优消旋时间由末端执行器的约束条件决定.最后,基于所推导操作空间下的动力学方程,提出了一种消除目标旋转运动并同时稳定基座的阻抗控制方法.在利用7自由度冗余机械臂消除自旋卫星并稳定其基座的案例中给出了仿真结果,验证了所提方法的性能及有效性.

关键词：空间机器人消旋策略阻抗控制冗余机械臂

麦克纳姆轮驱动的移动机器人自适应滑模控制器设计

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西北工业大学学报 2018年第4期36卷 627-635页

作者：王明明朱莹莹张磊王璐卫宣伯方静西北工业大学航天学院陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广州深圳518057 武警特警指挥学院北京102202

针对麦克纳姆全向轮驱动的移动机器人轨迹跟踪控制问题,设计了一种自适应滑模控制器。将自适应鲁棒控制应用于麦克纳姆轮驱动的移动机器人轨迹跟踪以获得良好的动态跟踪性能以及鲁棒性能。首先对基于麦克纳姆轮的移动机器人进行了运动... 详细信息

针对麦克纳姆全向轮驱动的移动机器人轨迹跟踪控制问题,设计了一种自适应滑模控制器。将自适应鲁棒控制应用于麦克纳姆轮驱动的移动机器人轨迹跟踪以获得良好的动态跟踪性能以及鲁棒性能。首先对基于麦克纳姆轮的移动机器人进行了运动学建模,在此基础上进行了自适应鲁棒控制器设计。提出了一种比例-积分-微分(PID)形式的滑模面,满足了系统的鲁棒性要求;设计了一种能够快速收敛的趋近律,减少了整定参数所消耗的时间并能有效抵抗外部扰动。最后,存在脉冲扰动以及正弦信号扰动条件下对控制器进行了仿真验证,证明了所提控制器的优越性,通过轨迹跟踪控制的样机试验,证明了该方法的实用性和可靠性。

关键词：轨迹跟踪控制器鲁棒控制器自适应滑模控制麦克纳姆轮

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小型长航时太阳能无人机总体设计优化方法

空军工程大学学报（自然科学版） 2018年第1期19卷 1-8页

作者：李赛周伟罗建军谢飞火箭军工程大学动力工程系西安710025 西北工业大学航天学院西安710072

为解决小型长航时太阳能无人机总体设计中能量获取过程精确度低、设计参数区间寻优困难的问题,基于能量平衡原理提出了"小型低空长航时太阳能无人机总体设计优化方法"。为准确表征太阳辐射强度,引入了大气质量和大气透明度系数,用直射... 详细信息

为解决小型长航时太阳能无人机总体设计中能量获取过程精确度低、设计参数区间寻优困难的问题,基于能量平衡原理提出了"小型低空长航时太阳能无人机总体设计优化方法"。为准确表征太阳辐射强度,引入了大气质量和大气透明度系数,用直射辐射强度和散射辐射强度建立了无人机的太阳辐射模型;基于太阳能飞机能量原理,结合太阳辐射模型和能量关系,统计无人机质量分配并参数化建模,建立了能量平衡模型并进行了验证;提出跨夜剩余航时的概念,以跨夜剩余航时最大化为目标,利用遗传算法进行优化,得到最优设计参数和方案。以6月22日在西安执飞为例进行优化设计,研制试验样机进行了飞行试验。研究表明,验证机具备跨夜飞行能力。

关键词：长航时太阳能无人机能量平衡总体设计

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空间机器人抓捕目标后动力学参数辨识研究

宇航学报 2016年第12期37卷 1411-1418页

作者：罗建军薛爽爽马卫华王明明西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术重点实验室西安710072

针对自由漂浮空间机器人抓捕目标后的动力学参数辨识问题,提出一种参数辨识的持续激励轨迹设计方法。首先,基于动量守恒原理建立了自由漂浮空间机器人的动力学参数辨识模型;然后,采用有限傅里叶级数对空间机器人的机械臂关节运动轨迹进... 详细信息

针对自由漂浮空间机器人抓捕目标后的动力学参数辨识问题,提出一种参数辨识的持续激励轨迹设计方法。首先,基于动量守恒原理建立了自由漂浮空间机器人的动力学参数辨识模型;然后,采用有限傅里叶级数对空间机器人的机械臂关节运动轨迹进行参数化表示,并以参数辨识回归矩阵条件数最小化为指标,通过求解一个包含多约束的非线性优化问题得到傅里叶级数的待定系数;最后,采用基于QR分解的递推最小二乘估计方法实现对采样数据的序贯处理,并求解出待辨识参数。仿真结果表明,提出的激励轨迹设计方法可以显著提高空间机器人参数辨识的收敛速度和准确性。

关键词：自由漂浮空间机器人动力学参数辨识持续激励约束非线性优化

基于模糊高斯学习策略的粒子群-进化融合算法

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计算机应用 2017年第9期37卷 2536-2540,2546页

作者：周伟罗建军靳锴王凯西北工业大学航天学院西安710072 火箭军工程大学理学院西安710025

针对粒子群优化(PSO)算法存在的开发能力不足,导致算法精度不高、收敛速度慢以及微分进化算法具有的探索能力偏弱,易陷入局部极值的问题,提出一种基于模糊高斯学习策略的粒子群-进化融合算法。在标准粒子群算法的基础上,选取精英粒子种... 详细信息

针对粒子群优化(PSO)算法存在的开发能力不足,导致算法精度不高、收敛速度慢以及微分进化算法具有的探索能力偏弱,易陷入局部极值的问题,提出一种基于模糊高斯学习策略的粒子群-进化融合算法。在标准粒子群算法的基础上,选取精英粒子种群,运用变异、交叉、选择进化算子,构建精英粒子群-进化融合优化机制,提高粒子种群多样性与收敛性;引入符合人类思维特性的模糊高斯学习策略,提高粒子寻优能力,形成基于模糊高斯学习策略的精英粒子群和微分进化融合算法。对9个标准测试函数进行了计算测试和对比分析,结果表明函数Schwefel.1.2、Sphere、Ackley、Griewank与Quadric Noise计算平均值分别为1.5E-39、8.5E-82、9.2E-13、5.2E-17、1.2E-18,接近算法最小值;Rosenbrock、Rastrigin、Schwefel及Salomon函数收敛平均值较四种对比粒子群优化算法计算结果提高了1~3个数量级;同时,收敛性显示算法收敛速度较对比算法提高了5%~30%。算法在提高计算收敛速度和精度上效果明显,具有较强的逃离局部极值的能力和全局搜索能力。

关键词：模糊隶属度高斯学习粒子群微分进化融合优化