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基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制器设计

系统工程与电子技术 2024年

作者：符式康刘俊辉陈昊单家元北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京理工大学宇航学院北京电子工程研究所

针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性，提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性，设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获... 详细信息

针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性，提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性，设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获得增量动态逆所需的角加速度信息时存在的信号颤振和滤波效果差的问题，采用非线性函数和线性函数结合的方式，设计了一种改进的跟踪微分器。通过大迎角飞行数值仿真，验证了设计的跟踪微分器在准确提取角加速度的同时具有一定的抗噪性，基于此微分器设计的增量动态逆控制器对气动不确定性具有鲁棒性。

关键词：改进跟踪微分器非线性增量动态逆控制气动不确定性

考虑集群尾涡气动耦合效应飞行安全约束的协同制导技术

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航空学报 2024年第18期45卷 234-251页

作者：郑多初治辰林德福尉明军岳思怡北京理工大学宇航学院北京100081 北京机电工程研究所复杂系统控制与智能协同技术重点实验室北京100074

集群飞行器协同打击能增加整体作战效能,然而飞行器密集飞行面临机翼尾涡导致的飞行安全问题。针对集群协同打击过程中尾涡气动耦合效应会引起邻机产生过大诱导滚转力矩所导致的飞行安全问题,提出了一种机翼尾涡作用下能够满足飞行器集... 详细信息

集群飞行器协同打击能增加整体作战效能,然而飞行器密集飞行面临机翼尾涡导致的飞行安全问题。针对集群协同打击过程中尾涡气动耦合效应会引起邻机产生过大诱导滚转力矩所导致的飞行安全问题,提出了一种机翼尾涡作用下能够满足飞行器集群飞行安全约束的协同打击策略。建立了飞行器集群密集飞行过程中机翼尾涡效应危险区域模型,并分析了尾涡诱导速度及其导致的诱导滚转力矩规律,在此基础上设计了基于改进人工势场斥力函数的尾涡危险区域规避机动策略;基于预估攻击时间一致性误差变量,设计了分布式时间协同制导律,保证所有飞行器的打击时间能够在有限时间内达到一致,并基于李雅普诺夫稳定性理论给出系统攻击时间误差的稳定性证明。仿真结果表明,所提出的考虑尾涡效应飞行安全约束的协同打击策略能够有效降低飞行器密集飞行时受到的尾涡干扰,既保证了飞行器集群飞行安全,又确保了集群协同打击的时空一致性。

关键词：无人飞行器飞行器集群协同打击机翼尾涡气动耦合效应飞行安全

融合注意力机制和多层动态形变卷积的多视图立体视觉重建方法

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兵工学报 2024年第10期45卷 3631-3641页

作者：孙凯张成詹天苏迪北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院浙江杭州310051

针对现有多视图立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)技术提取弱纹理区域和非郎伯体曲面特征信息不充分及重建效果不理想问题,提出一种融合注意力机制和多层动态形变卷积的AMDC-PatchmatchNet方法。构建一种融合坐标注意力的特征提取网络,... 详细信息

针对现有多视图立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)技术提取弱纹理区域和非郎伯体曲面特征信息不充分及重建效果不理想问题,提出一种融合注意力机制和多层动态形变卷积的AMDC-PatchmatchNet方法。构建一种融合坐标注意力的特征提取网络,能更准确地捕捉重建对象的边缘形状和纹理特征,同时融合一种基于动态形变卷积的自适应感受野模块,根据不同尺度的特征自适应调整感受野的大小和形状,获得兼具全局和细节的特征表示。在DTU数据集上的测试结果表明,所提方法相较于主流MVS方法,点云重建整体性指标提高2.8%,并且在航空影像数据集上验证了模型的泛化能力。

关键词：多视图立体视觉注意力机制动态形变卷积深度学习

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飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆性能仿真

兵工学报 2024年

作者：阚文星冯恒振娄文忠田中旺范晨阳史永慧北京理工大学机电学院西安机电信息技术研究所北京机电工程研究所

微装药（叠氮化铜）尺寸、金属飞片厚度是影响引信微爆炸序列作用可靠性的关键因素。通过构建微装药驱动金属飞片型微爆炸序列传爆/隔爆能量传递/抑制模型，形成微装药尺寸、金属飞片厚度等尺寸边界的微爆炸序列设计方法。研究结果表明... 详细信息

微装药（叠氮化铜）尺寸、金属飞片厚度是影响引信微爆炸序列作用可靠性的关键因素。通过构建微装药驱动金属飞片型微爆炸序列传爆/隔爆能量传递/抑制模型，形成微装药尺寸、金属飞片厚度等尺寸边界的微爆炸序列设计方法。研究结果表明：当微装药直径大于0.8 mm，驱动金属飞片速度（2 200 m/s）增长趋缓；当微装药高度大于0.5 mm，金属飞片形成稳定运动速度，可以可靠起爆下一级装药；当微装药尺寸一定时，金属飞片速度随厚度增加而降低，飞片厚度由25 μm增加到50 μm，可以实现微爆炸序列可靠传爆。结合微机电系统（Micro-Electro-Mechanical System， MEMS）引信安保机构隔爆滑块厚度仿真分析，验证得到0.2 mm的镍基滑块可以稳定实现飞片隔爆，最终形成飞片式引信微爆炸序列传爆/隔爆设计边界。

关键词：引信微爆炸序列飞片传爆隔爆

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一种作战推演模型行为优化方法

火力与指挥控制 2024年第5期49卷 96-101页

作者：何阳杜伟伟石昊张彦雯北方自动控制技术研究所太原030006 北京理工大学机电学院北京100081 智能信息控制技术山西省重点实验室太原030006

作战推演中实体模型决策依赖于行为规则,为解决作战行为规则构建难、现有规则条件判断不全面的问题,提出一种作战推演模型行为优化方法。针对战场态势模糊和不确定的特点,构建了作战推演模型决策框架,基于模糊推理系统搭建以行为规则库... 详细信息

作战推演中实体模型决策依赖于行为规则,为解决作战行为规则构建难、现有规则条件判断不全面的问题,提出一种作战推演模型行为优化方法。针对战场态势模糊和不确定的特点,构建了作战推演模型决策框架,基于模糊推理系统搭建以行为规则库为核心的决策模块,对遗传算法进行改进,借助作战推演环境训练实现行为规则库的优化。通过实验分析证明了该方法的可行性和有效性。

关键词：作战推演行为规则模糊系统遗传算法

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助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标近似优化

上海航天（中英文） 2024年第3期41卷 110-120页

作者：翟艺云龙腾刘震宇史人赫叶年辉北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京机电工程总体设计部北京100039 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

针对助推滑翔变体飞行器弹道方案最优变形求解难、多设计指标相互矛盾等问题,开展助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标设计优化研究。首先构建了助推滑翔变体飞行器全程弹道方案优化框架,通过内外层分别优化控制参数及弹道方案参数,并建... 详细信息

针对助推滑翔变体飞行器弹道方案最优变形求解难、多设计指标相互矛盾等问题,开展助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标设计优化研究。首先构建了助推滑翔变体飞行器全程弹道方案优化框架,通过内外层分别优化控制参数及弹道方案参数,并建立了以起飞质量最小、射程最大为优化目标的弹道方案多目标优化模型。在弹道建模中,基于牛顿迭代法建立助推段弹道模型,基于伪谱法建立最优变体再入滑翔段弹道模型。此外,提出了基于差分进化的多目标近似约束优化方法(MACO-DE),实现助推滑翔变体飞行器弹道方案优化。对比初始方案,在射程不变情况下,起飞质量至多降低3.81%,在起飞质量不变情况下,射程至多提升6.62%,从而验证了全程弹道模型的合理性与MACO-DE方法的有效性。

关键词：助推滑翔变体飞行器全程弹道弹道优化多目标优化近似优化

对先进多功能雷达系统行为的识别、推理与预测:综述与展望

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信号处理 2024年第1期40卷 17-55页

作者：王沙飞朱梦韬李云杰杨健李岩电磁空间认知与智能控制技术实验室北京100191 北京理工大学网络空间安全学院北京100081 北京理工大学信息与电子学院北京100081

多功能雷达(Multi-Function Radar,MFR)是先进体制雷达辐射源的典型代表,其能够在雷达时间线上对多个目标调度多个同时执行的任务,具有波束指向瞬时调度、工作模式灵活动态、信号调制复杂多变的特点。随着计算智能、认知理论、数字阵列... 详细信息

多功能雷达(Multi-Function Radar,MFR)是先进体制雷达辐射源的典型代表,其能够在雷达时间线上对多个目标调度多个同时执行的任务,具有波束指向瞬时调度、工作模式灵活动态、信号调制复杂多变的特点。随着计算智能、认知理论、数字阵列、软件自定义及硬件可重构系统的不断发展,先进多功能雷达系统自由度和性能潜力不断提升,给现代电子侦察与对抗系统带来了巨大挑战。本文首先较为全面地给出了雷达系统行为的分类,依据雷达系统行为活动的内容与目的将雷达行为分为推理行为、决策行为和动作行为三类,并从雷达方和侦察方两个不同视角对上述三类行为进行了归类划分。然后围绕对先进MFR系统行为的感知识别难题,从侦察方视角对多功能雷达行为进行分析识别的侦察分析模型建模表征、雷达系统外显行为识别、内隐行为推理以及对未来行为预测等四方面对相关基础理论、实现技术的研究进行了全面梳理,并对未来研究面临的挑战和重点进行了分析,旨在为针对先进MFR系统行为相关的后续理论研究与技术发展提供有益参考。

关键词：多功能雷达侦察分析模型行为识别行为推理行为预测

基于命令滤波和神经网络的电液伺服系统有限时间反步控制

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控制理论与应用 2024年

作者：牛善帅王军政赵江波沈伟北京理工大学自动化学院自主智能无人系统全国重点实验室(北京) 伺服运动系统驱动与控制工业和信息化部重点实验室

为提升电液伺服系统的跟踪控制性能,本文考虑系统中包括参数不确定性、未建模动态以及外部扰动在内的集总不确定性,提出一种基于命令滤波和神经网络的有限时间反步控制方法.该方法利用Levant微分器作为命令滤波器,获取虚拟输入变量与虚... 详细信息

为提升电液伺服系统的跟踪控制性能,本文考虑系统中包括参数不确定性、未建模动态以及外部扰动在内的集总不确定性,提出一种基于命令滤波和神经网络的有限时间反步控制方法.该方法利用Levant微分器作为命令滤波器,获取虚拟输入变量与虚拟控制律差分信号的导数,不仅避免了标准反步控制中的”复杂性爆炸”问题,还通过重构实现了对非匹配不确定性的估计;同时与传统基于神经网络的反步控制需要多个神经网络相比,该方法仅利用1个神经网络来逼近匹配不确定性,避免了多个神经网络所导致的控制器的复杂性和脆弱性.另外,通过引入由分数指数幂函数和多项式函数构成的分段函数反馈以加速收敛,系统实现有限时间稳定的同时避免了奇点问题.最后,搭建实验平台开展对比实验验证新方法的有效性和优越性.

关键词：命令滤波神经网络有限时间稳定反步控制电液伺服系统

并联热敏电阻对半导体桥换能元直流响应的影响研究

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火工品 2024年第5期 66-70页

作者：金豪杰牛惠媛任炜纪向飞李慧安骋远陕西应用物理化学研究所瞬态化学效应与控制全国重点实验室陕西西安710061 北京理工大学机电学院北京100081

并联热敏电阻是提升半导体桥(SCB)火工品临界熔断电流的有效措施。本研究利用恒流电源和红外测试系统,对不同直流激励条件下并联热敏电阻对半导体桥响应的影响进行了试验研究。试验测试了换能元桥区温度及临界熔断电流,结果表明,并联负... 详细信息

并联热敏电阻是提升半导体桥(SCB)火工品临界熔断电流的有效措施。本研究利用恒流电源和红外测试系统,对不同直流激励条件下并联热敏电阻对半导体桥响应的影响进行了试验研究。试验测试了换能元桥区温度及临界熔断电流,结果表明,并联负温度系数(NTC)热敏电阻能显著提高SCB的临界熔断电流至原来的1倍以上,同时使桥区温度最大降低68%。经计算,NTC热敏电阻的分流效果范围为34.4%~74.4%。本研究不仅验证了并联NTC热敏电阻对提高3Ω敏感型SCB火工品安全性的显著效果,而且为SCB火工品在复杂电磁环境下的应用提供了技术支撑。

关键词：半导体桥热敏电阻直流激励临界熔断电流安全性能

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