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基于改进鲸鱼优化算法的超声电机自抗扰控制

系统工程与电子技术 2025年

作者：冯建鑫李昊阳巩建雄龚柏春南京航空航天大学航天学院

针对超声电机强非线性和时变性，提出一种基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制方法。首先，将改进线性自抗扰控制与史密斯预估器结合，设计了三阶自抗扰控制器。然后，采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行优化，并对传统鲸鱼算法进行改进。... 详细信息

针对超声电机强非线性和时变性，提出一种基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制方法。首先，将改进线性自抗扰控制与史密斯预估器结合，设计了三阶自抗扰控制器。然后，采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行优化，并对传统鲸鱼算法进行改进。将tent混沌映射应用于种群初始化并引入K-means++聚类算法实现种群分类，对不同类别种群采用相应收敛因子，同时设计非线性惯性权重，进一步提高算法的优化效果。最后在考虑摩擦的情况下用粒子群算法、蜻蜓算法、改进前后的鲸鱼优化算法分别优化所设计的控制器，通过仿真验证本文设计的有效性。

关键词：超声电机自抗扰控制鲸鱼优化算法参数优化

空地异构无人系统固定时间事件触发编队包含控制

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系统工程与电子技术 2025年

作者：乔毅涛李爽南京航空航天大学航天学院

针对以多无人机（UAVs）和多无人车（UGVs）组成的空地异构无人系统协同运动控制问题，基于事件触发通信策略，提出了一种扰动条件下快速收敛的固定时间时变编队包含控制算法。首先，依据空地协同任务类型，将系统期望轨迹、多无人机和... 详细信息

针对以多无人机（UAVs）和多无人车（UGVs）组成的空地异构无人系统协同运动控制问题，基于事件触发通信策略，提出了一种扰动条件下快速收敛的固定时间时变编队包含控制算法。首先，依据空地协同任务类型，将系统期望轨迹、多无人机和多无人车分别定义为三维追踪-领航者、三维编队-领导者以及二维跟随者。然后，基于系统各对象变量维度将其进行集群分组，根据分组集群变量维度在状态空间为整个空地系统构建了兼容自由度差异特性的数学模型。接着，在空中层为三维编队-领导者设计分布式固定时间事件触发观测器来观测三维追踪-领航者的信息并基于观测信息为其设计固定时间编队控制器；同样接下来在地面层为二维跟随者设计分布式固定时间事件触发凸包观测器来估计多个三维编队-领导者张成的凸包并为其设计固定时间编队包含控制器。最后，通过空地联合仿真验证了设计算法的有效性。

关键词：无人机-无人车系统时变编队包含控制事件触发通信分布式协同观测固定时间稳定收敛

基于改进多目标海洋捕食者算法的舰船目标攻击规划

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现代防御技术 2025年

作者：李朔周同乐陈谋南京航空航天大学自动化学院

舰船目标的攻击规划是一个收敛难、局部最优点多的复杂多目标优化问题，传统的优化算法因收敛慢、容易陷入局部最优等问题难以进行寻优，本文提出一种基于混合更新策略的多目标海洋捕食者算法的舰船目标攻击规划方法。通过改进种群初始... 详细信息

舰船目标的攻击规划是一个收敛难、局部最优点多的复杂多目标优化问题，传统的优化算法因收敛慢、容易陷入局部最优等问题难以进行寻优，本文提出一种基于混合更新策略的多目标海洋捕食者算法的舰船目标攻击规划方法。通过改进种群初始化方式，构建基于运动状态系数的优化阶段划分策略，建立混合运动模式，来提升舰船目标攻击规划求解的各个优化阶段中开发和探索的空间，提高全局优化性能，以获得最优的舰船目标攻击方案。通过三个不同场景的测试验证，本文所提出的基于混合更新策略的多目标海洋捕食者算法具有最佳的寻优性能，能够更准确地进行攻击舰船目标的规划。

关键词：改进多目标海洋捕食者算法攻击规划舰船目标运动状态函数混合更新策略

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基于预测误差法的无人机安全控制器设计

电光与控制 2025年第1期32卷 90-94页

作者：姜燕王道波柏婷婷张莹南京航空航天大学自动化学院南京210000

具备安全性的无人机控制器是保障无人机作战完整性的重要因素之一,该控制器能够在安全的界限范围内控制无人机的飞行性能。针对无人机的安全控制器的设计问题,首先,对无人机的闭环控制系统进行分析,并采用非参数预测误差估计的方法对闭... 详细信息

具备安全性的无人机控制器是保障无人机作战完整性的重要因素之一,该控制器能够在安全的界限范围内控制无人机的飞行性能。针对无人机的安全控制器的设计问题,首先,对无人机的闭环控制系统进行分析,并采用非参数预测误差估计的方法对闭环控制系统中的执行机构模块进行辨识,以证明辨识得到的模型与实际模型无偏;其次,阐明了无人机安全性的含义,并在闭环控制系统的辨识模型的基础上,对无人机的安全控制器进行了设计;最后,以无人机飞行姿态角中的俯仰通道为例,对安全控制器性能进行了仿真验证。实验结果证明了无人机安全控制器的有效性,能够将无人机的飞行性能控制在安全范围内,为飞行安全提供保障。

关键词：无人机闭环控制系统安全性控制器预测误差估计

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涡扇发动机及其执行机构性能衰退影响分析

推进技术 2025年

作者：王亚伟邹泽龙张康鑫黄金泉鲁峰南京航空航天大学航空航天结构力学与控制国家重点实验室

涡扇发动机长期运行中不可避免地会发生性能退化，针对某型涡扇发动机寿命期内运行数据，提出一种基于发动机及执行机构联合仿真平台的性能衰退影响分析方法。联合仿真平台利用AMESim建立航空燃油泵执行机构模型，在Simulink中建立发动... 详细信息

涡扇发动机长期运行中不可避免地会发生性能退化，针对某型涡扇发动机寿命期内运行数据，提出一种基于发动机及执行机构联合仿真平台的性能衰退影响分析方法。联合仿真平台利用AMESim建立航空燃油泵执行机构模型，在Simulink中建立发动机模型并设计无模型滑模自适应控制器，与执行机构模型完成集成。本文在联合仿真平台上对涡扇发动机部件健康参数进行估计，考虑到发动机运行时由于内部环境恶劣只能布置有限数量的传感器，因此选取有限的测量参数，对待估的健康参数组合进行优化，并确定在状态可估条件下的最少传感器组合方案。结合寿命周期内性能退化数据，进行面向发动机退化与执行机构退化的自适应控制仿真。仿真结果表明：优化后的状态估计方案能够准确评估发动机性能退化。所设计的控制算法随着发动机发生退化，超调量增大了27.27%，同时考虑执行机构性退化时，无模型滑模自适应控制算法的调节时间相较于无退化时增加了2.65 s，超调量增大了33.3%。

关键词：涡扇发动机健康参数估计性能退化执行机构无模型自适应 AMESim/Simulink

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空间充气式共机架结构自旋动力学及振动抑制

中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：黄业雄蔡正政杜浩孙加亮金栋平南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室

光学合成孔径技术在地球观测、环境监测、宇宙探索等方面有着广泛应用.作为一种新型的空间结构,空间充气式共机架结构具有折展比大、比强度高等特点,可满足光学合成孔径成像系统对于支撑结构的构建需求.本文针对充气式共机架结构,建立了... 详细信息

光学合成孔径技术在地球观测、环境监测、宇宙探索等方面有着广泛应用.作为一种新型的空间结构,空间充气式共机架结构具有折展比大、比强度高等特点,可满足光学合成孔径成像系统对于支撑结构的构建需求.本文针对充气式共机架结构,建立了刚-柔耦合多体系统动力学模型,依据在轨动力学环境研究了自旋动力学响应,并根据点扩展函数分析了系统在空间扰动下的光学性能.仿真结果表明,为使空间充气式共机架结构达到光学成像的要求,需要对充气式共机架结构进行振动抑制,为此设计了一种周期性分布的超结构吸振单元,用于抑制光学载荷的振动.最后,通过有限元法计算了超结构的带隙和振动传输特性,并实验验证了提出的超结构吸振单元对于充气式共机架系统振动抑制的可行性和有效性.

关键词：充气式共机架合成孔径成像自旋动力学振动抑振超结构

基于能耗优化的四旋翼无人机航迹规划:分段式高斯伪谱法

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电光与控制 2025年第1期32卷 1-7页

作者：欧阳权徐罗旻杨继阳薛雅丽丛玉华吕建威南京航空航天大学自动化学院南京210000 北京控制与电子技术研究所北京100000

在四旋翼无人机航迹规划中引入能耗优化策略以延长其飞行时间,能够显著提升其实用性和经济性。为此,提出了一种基于分段式高斯伪谱法的能耗最优航迹规划算法。首先,构建了四旋翼无人机运动学-能耗综合模型,能定量描述无人机运动学及能... 详细信息

在四旋翼无人机航迹规划中引入能耗优化策略以延长其飞行时间,能够显著提升其实用性和经济性。为此,提出了一种基于分段式高斯伪谱法的能耗最优航迹规划算法。首先,构建了四旋翼无人机运动学-能耗综合模型,能定量描述无人机运动学及能耗间耦合关系;其次,基于此模型,将考虑能耗优化的航迹规划问题转化为带约束的连续时间优化问题;最后,设计了分段式高斯伪谱法求解出优化航迹,其中通过滑动选取优化子区间的方法,在航点数量较多的复杂飞行任务中有效缩短了计算时间,同时提升了轨迹的平滑性和航点跟踪准确性。仿真和实验结果表明,与传统定航点飞行相比,所提算法能大幅降低飞行能耗,与常用优化算法相比,所提算法在保证能耗优化效果的同时,所需计算时间更短,航点跟踪精度更高。

关键词：四旋翼无人机能耗优化航迹规划分段式高斯伪谱法

基于迭代双模型卡尔曼滤波的惯性传感器故障诊断方法

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系统工程与电子技术 2025年

作者：张晨远刘海颖南京航空航天大学航天学院南京应用数学中心

针对惯性传感器故障导致的导航信息不准确甚至失效的问题，本文提出了一种基于改进卡尔曼滤波的故障诊断方法。该方法通过引入迭代双模型机制，提高扩展卡尔曼滤波算法在处理非线性系统时的性能。同时采用了新型运动学模型，降低方法对... 详细信息

针对惯性传感器故障导致的导航信息不准确甚至失效的问题，本文提出了一种基于改进卡尔曼滤波的故障诊断方法。该方法通过引入迭代双模型机制，提高扩展卡尔曼滤波算法在处理非线性系统时的性能。同时采用了新型运动学模型，降低方法对湍流的敏感性，提升了算法精度。通过对仿真实验数据的评估验证并与传统方法进行对比分析，结果表明本文所提出的新方法在准确性和鲁棒性上具有显著优势，能够有效实现对惯性传感器突变以及渐变故障的诊断。

关键词：惯性导航系统传感器故障诊断扩展卡尔曼滤波器故障检测与诊断

具有双重试轨道排队系统的等待时间平稳分布的渐近分析

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系统科学与数学 2025年

作者：刘琦宋旸南京航空航天大学数学学院

本文考虑经典重试策略下具有两类顾客及两个重试轨道的单服务台排队系统,两类顾客的到达速率、服务速率以及重试速率均不相同.鉴于该模型中两类顾客等待时间的联合平稳分布并不易求,本文假设不同轨道中的任一顾客的重试速率分别以线性... 详细信息

本文考虑经典重试策略下具有两类顾客及两个重试轨道的单服务台排队系统,两类顾客的到达速率、服务速率以及重试速率均不相同.鉴于该模型中两类顾客等待时间的联合平稳分布并不易求,本文假设不同轨道中的任一顾客的重试速率分别以线性速率收敛到零,在此条件下求解等待时间的联合渐近分布.基于两个轨道队长平稳分布的一阶渐近结果,首先刻画出两类顾客重试次数的联合渐近分布为二维几何分布,之后得到顾客等待时间的联合渐近分布为二维指数分布.

关键词：重试排队等待时间渐近分析重试次数轨道队长