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基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术

图学学报 2024年第2期45卷 369-373页

作者：王艳会卢元杰伊文卿于涛宛旭中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载... 详细信息

针对地面试验环境下多机协同鉴定性试验的多机联合运行、虚实结合的特点,提出一种基于模型的虚实结合多机协同鉴定性试验技术。采用虚实结合技术进行试验验证环境架构设计,由半物理飞机(机载设备、少量辅助仿真模型)、核心机飞机(机载系统计算机类设备、补充仿真模型)、数字飞机(任务系统模型、飞行仿真模型)作为验证对象,通过“模型在环”和“以实补虚”的方式,采用鉴定性试验采信流程,结合虚实接口适配技术,克服机载设备或机载系统的缺失或功能不完善影响全系统综合试验开展困难,解决传统的接口级仿真无法在时序、功能逻辑上满足全系统综合试验的需求等问题。实现全流程快速仿真迭代验证,提前发现系统涌现性,给出系统设计优劣的决策判据,支撑系统设计的快速迭代优化,缩减研制周期和成本。

关键词：虚实结合多机协同鉴定性试验模型在环仿真迭代

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战场环境下遗传黏菌算法的多机协同任务分配

浙江大学学报（工学版） 2024年第8期58卷 1748-1756页

作者：薛雅丽李寒雁欧阳权崔闪洪君南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106 上海机电工程研究所上海201109

针对已知战场环境下的多无人机协同任务分配问题,提出基于融合遗传黏菌算法的任务分配方法.综合单机约束、机群总体收益和损耗以及任务需求等条件,构建多机协同任务分配目标函数.针对遗传算法易陷入局部最优、黏菌算法收敛慢的问题,改... 详细信息

针对已知战场环境下的多无人机协同任务分配问题,提出基于融合遗传黏菌算法的任务分配方法.综合单机约束、机群总体收益和损耗以及任务需求等条件,构建多机协同任务分配目标函数.针对遗传算法易陷入局部最优、黏菌算法收敛慢的问题,改进遗传迭代和黏菌探索行为.将离散黏菌算法引入遗传算法,增强融合算法的搜索能力.在种群迭代中加入干扰操作,提高求解精度.在已知环境下进行分配试验和路径演示,并与其他算法进行对比.结果表明,利用所提出的融合算法,能够获得目标函数值更高的任务分配方案.

关键词：多机协同任务分配遗传算法黏菌算法局部收敛

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多机任务分配与路径规划协同优化法研究

系统仿真学报 2024年第5期36卷 1141-1151页

作者：肖鹏谢锋倪海鸿张敏汤志荔李霓西北工业大学航空学院陕西西安710072 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所四川成都610091 西安市飞行器智能认知与控制重点实验室陕西西安710072

针对多无人机执行多目标协同侦察的任务需求,提出了多机多目标任务分配与路径规划的协同优化方法。以单亲遗传算法(partheno genetic algorithms,PGA)为基础,基于Dubins曲线构建了与实际路径代价相结合的代价函数;为进一步减小计算量,... 详细信息

针对多无人机执行多目标协同侦察的任务需求,提出了多机多目标任务分配与路径规划的协同优化方法。以单亲遗传算法(partheno genetic algorithms,PGA)为基础,基于Dubins曲线构建了与实际路径代价相结合的代价函数;为进一步减小计算量,提出了基于无人机探测距离的聚类算法,将生成的聚类点作为无人机新的航路点。仿真结果表明:在考虑禁飞区域以及侦察点繁多情况下,该算法能够有效完成无人机的侦察任务分配并同时形成初步航路,提高了任务分配的合理性和收敛速度,并降低了全局代价。

关键词：多机协同单亲遗传算法任务聚类任务分配航路规划协同优化

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多机协同分布式智能检测系统设计

智能制造 2024年第1期 98-103页

作者：金紫君孙煜徐成泽广东省工业边缘智能创新中心有限公司广东深圳518057 国家特种计算机工程技术研究中心广东深圳518107

随着工业4.0、工业互联网和《中国制造2025》的提出,智能制造成为行业转型升级的重要发展趋势,而智能检测在工业智能化实践中越来越重要。面向智能检测应用,对基于工业互联网的自适应多机协作检测技术、自适应检测信号分配技术、信号源... 详细信息

随着工业4.0、工业互联网和《中国制造2025》的提出,智能制造成为行业转型升级的重要发展趋势,而智能检测在工业智能化实践中越来越重要。面向智能检测应用,对基于工业互联网的自适应多机协作检测技术、自适应检测信号分配技术、信号源多模信号并行输入/输出控制技术进行研究,设计分布式智能检测系统,具备多机协同完成产线不同产品的不同检测功能,满足混线生产等检测应用需求,支持基于云平台实现数据价值的挖掘,推进智能制造进程。

关键词：多机协同智能检测分布式多模信号

多机协同塔机阶梯式爬升高效建造技术研发与应用

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建筑施工 2024年第1期46卷 23-27页

作者：刘浩宇耿涛武大伟上海建工一建集团有限公司上海200120

为深入解决模架装备施工爬升节奏与塔式起重机自升进程不一致所产生的冲突问题,基于多机协同的理念,在单元式钢平台与塔式起重机分体独立工作的基础上,通过多种协同装备的融合作业,实现塔式起重机的阶梯式爬升,并利用建立的数字化动态... 详细信息

为深入解决模架装备施工爬升节奏与塔式起重机自升进程不一致所产生的冲突问题,基于多机协同的理念,在单元式钢平台与塔式起重机分体独立工作的基础上,通过多种协同装备的融合作业,实现塔式起重机的阶梯式爬升,并利用建立的数字化动态交互镜像模型进行最优化建造模式理论分析,得到多种适用于不同动力系统塔式起重机的阶梯式爬升高效建造模式,并将其应用于具体的超高层项目。工程应用结果表明:多机协同塔机阶梯式爬升高效建造技术适用于不同类型的超高层项目,且有利于超高层项目降本增效,增强施工安全性,提高智能建造水平。

关键词：多机协同阶梯式爬升单元式钢平台最优化建造模式超高层

基于MPC延时补偿器的农机多机器人编队行驶轨迹跟踪方法

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智慧农业（中英文） 2024年第3期6卷 69-81页

作者：栾世杰孙叶丰贡亮张凯上海出版印刷高等专科学校上海200093 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 南京信息工程大学自动化学院江苏南京210044

[目的/意义]农机装备尺寸大、行驶慢等特点,在路面归库作业过程中容易造成严重道路拥堵。因此,在多机协同过程中,编队行驶被认为是未来道路上行驶的主要方式。然而,目前农机自动驾驶技术停留在单机阶段,多农机之间的协同仍是制约中国农... 详细信息

[目的/意义]农机装备尺寸大、行驶慢等特点,在路面归库作业过程中容易造成严重道路拥堵。因此,在多机协同过程中,编队行驶被认为是未来道路上行驶的主要方式。然而,目前农机自动驾驶技术停留在单机阶段,多农机之间的协同仍是制约中国农业规模化自主生产的主要瓶颈。为解决多车编队协同控制中通信延时的问题及其补偿策略,本研究基于一种模型预测控制器(Model Predictive Control,MPC)延时补偿器的农机多机编队行驶的轨迹跟踪方法。[方法]以车联网技术为基础,聚焦多农机编队协同控制领域,针对控制器局域网总线(Controller Area Network,CAN)通信存在的延时问题而产生的横向控制精度差,基于线性二次调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)与MPC算法,设计了一种带有延时补偿的模型预测控制器,用于对通信延时进行补偿控制。最后对所提算法利用Carsim和Simulink软件进行联合仿真。[结果和讨论]Carsim与MATLAB/Simulink可以有效兼容,实现软件与外部求解器的联合仿真。当延时步长d=5时,应用延时补偿,MPC反应速度更快,表现更为平滑;速度误差曲线响应更快,且能够逐渐稳定至零误差,没有出现振荡现象;1号车在较短时间内有效地变更车道,与头车保持在同一车道上。在更长的延时步长d=10情况下,未应用延时补偿的控制器表现出更显著的性能下降。即使在较高的延时条件下,应用延时补偿的MPC速度误差和纵向加速度仍然能够快速响应并逐渐稳定至零误差,避免了振荡现象。1号车的轨迹表明,延时补偿机制效果在极端延时条件下有所下降。[结论]本研究所设计的编队算法能够使得多车完成多车变道形成队列并保持一定距离和一定速度。通信延时补偿控制算法使得带有加入延时的车辆能较好完成编队任务,实现稳定的横纵向控制,验证了本研究带有延时补偿的模型预测控制器的可行性。

关键词：车联网技术智能农机多机协同编队行驶轨迹跟踪

基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台设计

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农业机械学报 2022年第S1期53卷 28-35页

作者：李寒钟涛张可意王焱张漫中国农业大学智慧农业系统集成研究教育部重点实验室北京100083 中国农业大学农业农村部农业信息获取技术重点实验室北京100083

为向多台农业机械协同作业应用场景提供地图和导航服务支持,设计并开发了基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台,该平台由GIS服务和农机调度2个功能模块组成。GIS模块基于GeoServer和JavaWeb提供网页端地图服务,在显示农场地图、实时标... 详细信息

为向多台农业机械协同作业应用场景提供地图和导航服务支持,设计并开发了基于WebGIS的农机多机协同导航服务平台,该平台由GIS服务和农机调度2个功能模块组成。GIS模块基于GeoServer和JavaWeb提供网页端地图服务,在显示农场地图、实时标注农机位置的同时,也提供多农机导航结果的可视化显示功能;农机调度模块以路径规划算法和任务分配算法为核心,负责提供导航服务,在用户输入任务列表并调用服务的情况下,以GeoJSON格式返回各农机的任务分配以及路径规划结果。此外,为了筛选出满足平台需求且性能最优的算法,针对路径规划算法设计了算法性能对比实验,在导航距离近、中、远的3条路径上分别测试了基于A^(*)、Bellman-Ford、Dijkstra、Floyd和SPFA 5种算法的路径规划算法,并对不同算法的执行时间和最优路径长度进行了对比;针对任务分配算法设计了不同任务数量场景下的仿真对比实验,在任务数量为8、10、14、18的场景下分别测试了基于蚁群算法和遗传算法的任务分配算法,并对两者的执行速度和最优路径长度进行了对比。结果表明:基于Dijkstra算法的路径规划算法在结果最优的前提下执行速度最快,平均单次执行时间为0.25 ms。基于遗传算法的任务分配算法可以有效降低多机协同的路径代价,相较于随机生成的工作序列,路径代价减少50%~54%;相较于基于蚁群算法的任务分配算法,农机最佳路径长度减少19%~36%,执行时间减少51%~66%,平均执行时间在1 s以内。开发的多机协同导航服务平台通过使用Dijkstra算法和遗传算法分别进行路径规划和任务分配,能够基本满足多机协同作业的实时性需求。

关键词：农业机械多机协同导航任务分配路径规划 WebGIS

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未知城市环境下的多机协同目标搜索方法研究

系统工程与电子技术 2023年第12期45卷 3896-3907页

作者：刘大千包卫东费博雯朱晓敏国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073

在城市环境中,建筑物或不可达区域等因素的影响易造成多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同路径规划策略失效,从而导致目标搜索任务的失败。针对此问题,提出未知城市环境下的多UAV协同搜索(multi-unmanned aerial vehicle coopera... 详细信息

在城市环境中,建筑物或不可达区域等因素的影响易造成多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同路径规划策略失效,从而导致目标搜索任务的失败。针对此问题,提出未知城市环境下的多UAV协同搜索(multi-unmanned aerial vehicle cooperative search,MUCS)方法。首先,对城市环境进行建模,其中涵盖密集建筑物群的设计和运动状态多样的目标,以增强目标搜索任务的挑战性;然后,在此基础上,综合考虑UAV编队飞行约束和信息交互能力,构建基于信息共享代价和区域覆盖收益的协同优化模型;最后,根据多UAV协同编队特点,利用群智能方法进行优化求解,确保每架UAV均能得到最优路径可行解,从而提高多UAV协同目标搜索效率。与现有搜索方法相比,MUCS方法的平均目标发现成功率提升了20%,区域覆盖率提升了10%。实验结果表明,MUCS方法具有较强的目标搜索能力和区域覆盖能力。

关键词：未知城市环境多机协同目标搜索信息共享区域覆盖

基于图卷积深度强化学习的协同空战机动决策方法

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工程科学学报 2024年第7期46卷 1227-1236页

作者：欧洋郭正玉罗德林缪克华厦门大学航空航天学院厦门361102 中国空空导弹研究院洛阳471000 空基信息感知与融合全国重点实验室洛阳471000

针对多无人机智能协同空战对抗决策问题,提出了一种基于长短期记忆与竞争图卷积深度强化学习的多机协同空战机动对抗决策方法.首先,对多机协同空战对抗问题进行描述;其次,在竞争Q网络中,引入长短期记忆网络用于处理带有强时序相关性的... 详细信息

针对多无人机智能协同空战对抗决策问题,提出了一种基于长短期记忆与竞争图卷积深度强化学习的多机协同空战机动对抗决策方法.首先,对多机协同空战对抗问题进行描述;其次,在竞争Q网络中,引入长短期记忆网络用于处理带有强时序相关性的空战信息,接着,搭建图卷积网络作为多机之间的通信基础,提出基于长短期记忆与竞争图卷积深度强化学习算法的协同空战训练框架,并对协同空战决策训练算法进行了设计.二对一空战仿真结果验证了本文所提出的协同智能对抗决策方法的有效性,其具有决策速度快、学习过程稳定的特点以及适应空战环境快速变化下的协同策略学习能力.

关键词：无人机深度强化学习机动决策多机协同空战决策