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基于均匀圆阵矢量传感器的DOA和极化参数联合估计

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北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1325-1335页

作者：时春鹏何华锋何耀民李震闫少强张孝宇火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 火箭军工程大学作战保障学院西安710025

针对极化敏感阵列中非完备电磁矢量传感器多参数联合估计问题,提出一种基于三维电磁矢量传感器平面圆阵模型的波达方向(DOA)和极化参数联合估计方法。利用阵列流型矩阵的特性将四维谱函数进行解耦,严格证明DOA搜索与极化参数估计的不相... 详细信息

针对极化敏感阵列中非完备电磁矢量传感器多参数联合估计问题,提出一种基于三维电磁矢量传感器平面圆阵模型的波达方向(DOA)和极化参数联合估计方法。利用阵列流型矩阵的特性将四维谱函数进行解耦,严格证明DOA搜索与极化参数估计的不相关性,将四维谱搜索优化为仅与DOA相关的二维谱搜索,提出DOA谱峰搜索二级比较策略,可使雷达自动识别谱峰坐标,有效提高信号处理的实时性;提出一种基于精英反向学习和Lévy飞行的改进粒子群算法对极化参数进行估计,提高极化参数的收敛性能。通过与同类算法进行仿真对比,结果表明:所提算法在牺牲少量时间的条件下可提高估计精度。

关键词：参数估计波达方向搜索策略粒子群算法精英反向学习 Lévy飞行极化敏感阵列

基于非线性扰动补偿的超局部无模型永磁同步电机电流预测控制

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兵工学报 2024年第4期45卷 1129-1140页

作者：陈桂明许令亮火箭军工程大学陕西西安710025

在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局... 详细信息

在电机运转过程中,电机参数会发生变化,产生参数漂移,同时电机会受到内外部未知扰动,导致控制性能下降,抗干扰性和鲁棒性较差。为解决这些问题,提出非线性扰动补偿的超局部无模型电流预测控制方法。只利用电流环的输入和输出,建立超局部无模型电流预测控制模型,不涉及任何电机参数,解决了因参数变化导致的模型失配问题。针对系统总扰动,建立非线性扰动补偿模型,能够较为准确和稳定地估计系统总扰动,并进行前馈补偿,实时更新控制信息,仅需调节两个控制参数。为防止产生较大的电流,建立电流限幅控制,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,提出的控制方法对于参数变化和外部扰动,具有较强的鲁棒性、抗干扰能力,能够实现较快的动态响应,减小电流纹波,降低电流静差,获得较优的电流环动静态性能;抑制转速脉动和超调量,稳定跟踪额定转速,有利于电机的平稳运行。

关键词：永磁同步电机超局部无模型电流预测控制电流限幅非线性扰动补偿

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考虑点云结构和表观信息的激光雷达-惯性SLAM算法

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机器人 2024年第4期46卷 436-449页

作者：姚二亮宋海涛赵婧范晓婧火箭军工程大学陕西西安710025

为提高移动机器人在卫星拒止环境下的精确导航能力,克服大范围运动场景下的定位误差累积问题,提出一种考虑点云结构和表观信息的激光雷达-惯性SLAM(同时定位与地图创建)算法。该算法主要包含2个部分:考虑点云结构的激光雷达-惯性里程计... 详细信息

为提高移动机器人在卫星拒止环境下的精确导航能力,克服大范围运动场景下的定位误差累积问题,提出一种考虑点云结构和表观信息的激光雷达-惯性SLAM(同时定位与地图创建)算法。该算法主要包含2个部分:考虑点云结构的激光雷达-惯性里程计以及基于点云表观的闭环检测与优化。激光雷达-惯性里程计线程中,通过IMU(惯性测量单元)信息预测导航状态量,构建了考虑点云结构的直接对齐观测方程,并采用迭代误差扩展卡尔曼滤波器实时地更新导航状态量。闭环检测与优化线程中,根据点云表观差异、相对运动位姿和时间约束判定关键帧,而后基于点云表观筛选得到候选闭环关键帧,并根据表观匹配距离和2维距离对候选闭环关键帧进行排序,最后确认闭环关键帧并构建位姿图,实现全局位姿优化和地图调整。在西安世博园开展的自主导航实验表明,该算法能够实时完成自主导航,并在环形运动中准确检测闭环,有效完成闭环优化,轨迹起点和终点的平均误差仅为0.07 m。此外,进一步测试了激光雷达退化环境下的多模态组合导航切换方法,该方法有效提升了自主导航的可靠性。

关键词：同时定位与地图创建 3维激光雷达惯性测量单元结构和表观闭环检测

基于动态分解和角度惩罚距离的高维多目标进化算法

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电子学报 2024年第8期52卷 2773-2785页

作者：王旭健张峰干姚敏立火箭军工程大学陕西西安710025

多个领域的优化可归纳为高维多目标优化问题,高维多目标进化算法是解决此类问题的有效方法,然而该方法普遍存在收敛性和多样性较难平衡的问题.针对此问题,本文提出一种基于动态分解和角度惩罚距离的高维多目标进化算法.该算法基于动态... 详细信息

多个领域的优化可归纳为高维多目标优化问题,高维多目标进化算法是解决此类问题的有效方法,然而该方法普遍存在收敛性和多样性较难平衡的问题.针对此问题,本文提出一种基于动态分解和角度惩罚距离的高维多目标进化算法.该算法基于动态分解将种群分成多个类,此过程无需预先设定参考向量,可根据种群自身分布信息进行分解.之后,基于改进的角度惩罚距离从每类中选择个体,从而平衡收敛性与多样性.此外,设计基于Pareto支配、拐点、m近邻角度三原则的锦标赛匹配选择机制.本文算法与9种高维多目标进化算法在27例高维多目标优化测试题上进行对比实验.实验结果表明,本文算法能有效解决不同类型的高维多目标优化问题,并且在不同目标个数上具有较好的稳定性.

关键词：多目标优化高维多目标优化动态分解角度惩罚距离

基于SINS/OD失准角观测的垂线偏差测量方法

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系统工程与电子技术 2024年第3期46卷 1067-1074页

作者：李新宇周召发张志利郝诗文梁哲火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025 火箭军工程大学兵器发射理论和技术国家重点学科实验室陕西西安710025

组合导航系统的姿态失准角与垂线偏差(deviation of vertical,DOV)存在对应关系,通过对姿态失准角的观测是实现DOV测量的一种有效手段。本文基于车载捷联惯性导航系统/里程计(strapdown inertial navigation system/odometer,SINS/OD)... 详细信息

组合导航系统的姿态失准角与垂线偏差(deviation of vertical,DOV)存在对应关系,通过对姿态失准角的观测是实现DOV测量的一种有效手段。本文基于车载捷联惯性导航系统/里程计(strapdown inertial navigation system/odometer,SINS/OD)组合导航姿态失准角观测及失准角误差的递推提出一种DOV测量方法。首先,从组合导航速度误差方程出发,推导出DOV与姿态失准角之间存在复杂的耦合关系。然后,通过沿路径迭代递推的分步计算方法,由导航过程中的姿态失准角直接获取沿线的DOV。最后,仿真结果验证了该算法的有效性,且表明测量精度与行驶路径的长度有关。实验表明,行驶里程35 km的机动路径上DOV误差均值小于0.3″,终点处单点测量误差小于0.7″。

关键词：垂线偏差姿态失准角迭代递推捷联惯性导航系统/里程计组合导航

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固体火箭发动机装药状态监测研究进展

含能材料 2024年第2期32卷 211-229页

作者：段磊光王学仁强洪夫王哲君火箭军工程大学基础部陕西西安710025 火箭军工程大学智剑实验室陕西西安710025 火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025

固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研... 详细信息

固体火箭发动机的健康状况在很大程度上取决于装药的实时状态,因此对装药状态进行监测是确保固体发动机结构完整性和使用可靠性的重要基础。本文从环境状态监测、化学状态监测、力学状态监测以及监测数据综合应用4个方面综述了相关的研究进展,指出了装药状态监测的必要性,多方面总结了装药状态监测取得的研究成果与存在的不足,并针对监测技术手段及监测数据应用等方面提出了发展构想。分析认为,监测技术应聚焦在嵌入式传感器相容性技术、新理念传感技术以及长寿命技术等方面,监测数据应用方面应大力建设数据库、诊断和预测健康管理系统,以期借助有限元模型更新方法推动固体火箭发动机全寿命数字孪生技术的发展。

关键词：固体火箭发动机推进剂装药结构健康监测力学状态监测

一种基于应力矩阵的无人机集群队形变换控制方法

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控制与决策 2024年第7期39卷 2195-2204页

作者：李欣蔡光斌吴彤杨芊火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

针对复杂环境下无人机集群队形变换与编队控制问题,提出一种可抑制外部干扰的无人机集群队形变换策略,设计基于滑模的编队控制方法.首先,考虑无人机集群中存在多个领导者,提出一种“双层领导者-跟随者”无人机集群协同队形变换控制策略... 详细信息

针对复杂环境下无人机集群队形变换与编队控制问题,提出一种可抑制外部干扰的无人机集群队形变换策略,设计基于滑模的编队控制方法.首先,考虑无人机集群中存在多个领导者,提出一种“双层领导者-跟随者”无人机集群协同队形变换控制策略,实现障碍环境下的编队队形变换;然后,基于图论、一致性理论和滑模控制理论设计针对无人机集群存在外部干扰条件下的从机时变编队控制律,能够实现无人机编队按几何参数和几何图案连续变化;其次,通过构造Lyapunov函数证明在扰动条件下多领导者无人机集群系统队形变换的稳定性;最后,利用数值仿真验证所提出队形变换控制方法的有效性.

关键词：无人机集群编队控制队形变换应力矩阵滑模控制

含人工缺陷的2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀行为

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北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 896-903页

作者：郭一刘德俊常新龙田干岳春国庞闯火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

为研究2195-T8铝锂合金在酸性介质中的腐蚀性能,通过扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)等微观表征手段,分析2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀形貌。提出一种块分割和边缘检测相结合的图像处理方法,从统计的角度对2195... 详细信息

为研究2195-T8铝锂合金在酸性介质中的腐蚀性能,通过扫描电子显微镜(SEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)等微观表征手段,分析2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀形貌。提出一种块分割和边缘检测相结合的图像处理方法,从统计的角度对2195-T8铝锂合金在30%HNO_(3)中的腐蚀规律进行分析。结果表明:合金在浸泡不同时长后出现了典型的点蚀和晶间腐蚀形貌;人工缺陷深度会加剧腐蚀的程度;在腐蚀的初期阶段,蚀坑的数量快速增长,蚀坑面积主要集中在0~20μm^(2)。而在腐蚀的中后期,蚀坑的数量及面积变化不大,只有少量的蚀坑可以继续扩展形成面积大于50μm^(2)的蚀坑。

关键词：铝锂合金 HNO3 人工缺陷局部腐蚀腐蚀规律

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基于规则的多轴特种车辆稳定性集成控制

北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 1794-1805页

作者：程洪杰杨健福刘志浩李若亭高蕾火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

为提升多轴特种车辆的主动安全性与操纵稳定性,以某重型5轴特种车辆为研究对象,基于自适应协调控制策略,设计了集成主动后轮转向(ARS)与差动制动力矩分配(DBTD)的分层稳定性集成控制策略。决策层基于规则决策出ARS与DBTD子控制系统的协... 详细信息

为提升多轴特种车辆的主动安全性与操纵稳定性,以某重型5轴特种车辆为研究对象,基于自适应协调控制策略,设计了集成主动后轮转向(ARS)与差动制动力矩分配(DBTD)的分层稳定性集成控制策略。决策层基于规则决策出ARS与DBTD子控制系统的协调控制指令;分配层基于前馈+反馈控制策略实现主动转向轮转向角的分配;基于滑膜控制与既定规则实现车轮差动制动力矩的分配。通过Trucksim与Simulink联合仿真对所提控制策略的控制效果进行验证,对比分析了高速高附转向与低速低附转向2种极限工况下稳定性控制车辆与无控制车辆的运动状态。结果表明:在集成控制系统控制下的车辆,对于高速高附工况,车辆的横摆角速度与质心侧偏角的幅值相比于无控制车辆分别降低了46%与63%,对于低速低附工况,车辆的横摆角速度与质心侧偏角的幅值相比于无控制车辆分别降低了47%与58%,集成控制系统能有效提升车辆高速高附转向时的行驶稳定性与低速低附转向时的转向灵敏度和路径跟随性能。

关键词：特种车辆主动转向差动制动集成控制规则控制