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舰空导弹作战接力切换式制导交接方案设计

飞行力学 2011年第1期29卷 50-53页

作者：赵永涛胡云安李静海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

针对舰舰协同制导舰空导弹超视距拦截作战模式下的制导交接问题,给定典型的舰舰协同制导作战想定,在分析作战流程的基础上,结合无线电指令传送机制和移动通信切换技术,设计了接力切换式制导交接方案,提高了制导交接的可靠性;同时对其可... 详细信息

针对舰舰协同制导舰空导弹超视距拦截作战模式下的制导交接问题,给定典型的舰舰协同制导作战想定,在分析作战流程的基础上,结合无线电指令传送机制和移动通信切换技术,设计了接力切换式制导交接方案,提高了制导交接的可靠性;同时对其可行性进行详细论证,提出了接力切换式制导交接方案的关键技术及实现方案,所设计的制导交接方案易于工程实现。

关键词：协同制导超视距制导交接接力切换

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低空飞行器变质量矩控制响应特性研究

飞行力学 2006年第4期24卷 34-37页

作者：徐胜红顾文锦海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

在建立碟形飞行器变质量矩控制数学模型的基础上,对低空飞行器变质量矩控制的响应特性进行了仿真研究。结果表明,变质量矩控制将使飞行器状态产生扰动。分析认为,空气动力在控制过渡过程中发生突变导致了这种扰动的产生。空气动力的这... 详细信息

在建立碟形飞行器变质量矩控制数学模型的基础上,对低空飞行器变质量矩控制的响应特性进行了仿真研究。结果表明,变质量矩控制将使飞行器状态产生扰动。分析认为,空气动力在控制过渡过程中发生突变导致了这种扰动的产生。空气动力的这种影响在低空飞行器变质量矩控制系统设计中必须加以分析和考虑。

关键词：碟形飞行器低空飞行器变质量矩控制响应特性

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应用极值搜索算法优化无人机近距离编队飞行

飞行力学 2005年第3期23卷 37-40页

作者：胡云安左斌海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

针对无人机近距离编队飞行问题,采用极值搜索算法,解决其中僚机所需动力最小化的控制问题。在近距离飞行编队中,充当僚机的无人机会受到前面长机产生的旋涡力的影响,旋涡力是两飞机间距离的函数,以僚机的俯仰角作为搜索目标,寻求两无人... 详细信息

针对无人机近距离编队飞行问题,采用极值搜索算法,解决其中僚机所需动力最小化的控制问题。在近距离飞行编队中,充当僚机的无人机会受到前面长机产生的旋涡力的影响,旋涡力是两飞机间距离的函数,以僚机的俯仰角作为搜索目标,寻求两无人机间的最大旋涡力,使得僚机所消耗动力最小,从而构造出最优的飞行编队结构。通过仿真,验证了所设计的控制方法能够极大地节省僚机的能量。

关键词：极值搜索算法无人机近距离编队飞行

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一种攻击大机动目标的变参数组合导引律

飞行力学 2007年第2期25卷 46-49页

作者：左斌李静胡云安海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

针对目标作大机动时的导引问题,提出了一种既简单又有效的比例加变结构组合导引律,给出了其设计机理,并在理论上对变参数进行了优化设计。通过仿真结果比较,验证了此组合导引律可以在固定时间内明显地减少追踪者的脱靶量。

关键词：比例导引变结构导引组合导引大机动目标

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气浮十字梁系统的气动-质量矩复合控制研究

飞行力学 2008年第4期26卷 35-38页

作者：支岳李聪颖顾文锦雷明海军航空工程学院控制工程系山东烟台264001

推导了基于气动-质量矩复合控制的气浮十字梁三自由度运动动力学方程,对纵向运动模型进行了数学仿真和实物实验。通过数学仿真和实物实验的比较,验证了建立模型的准确性,并对共栖效应现象进行了研究,为深入探讨气动-质量矩复合控制奠定... 详细信息

推导了基于气动-质量矩复合控制的气浮十字梁三自由度运动动力学方程,对纵向运动模型进行了数学仿真和实物实验。通过数学仿真和实物实验的比较,验证了建立模型的准确性,并对共栖效应现象进行了研究,为深入探讨气动-质量矩复合控制奠定了基础。

关键词：气动-质量矩复合控制模型共栖十字梁

基于松弛极线约束的月面复杂仿射变换图像匹配方法

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航空学报 2024年第2期45卷 223-236页

作者：刘传凯王沼翔雷俊雄张作宇樊宽刚张济韬王晓雪潘海朗刘建国江西理工大学电气工程与自动化学院赣州341000 北京航天飞行控制中心北京100194 航天飞行动力学技术重点实验室北京100194 南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 帝国理工学院地球科学工程系伦敦SW72AZ

月球车在月面巡视探测过程中采用大间距行进模式、以倾斜视角拍摄月面,导致相邻站点间所拍摄的月面图像重叠区域较小,并且在尺度、旋转上具有较大的差异;同时由于站点间图像仿射变换复杂、纹理相似度高且光照条件不一致,仅利用图像局部... 详细信息

月球车在月面巡视探测过程中采用大间距行进模式、以倾斜视角拍摄月面,导致相邻站点间所拍摄的月面图像重叠区域较小,并且在尺度、旋转上具有较大的差异;同时由于站点间图像仿射变换复杂、纹理相似度高且光照条件不一致,仅利用图像局部表观特征匹配极易发生错误。针对上述问题,提出了基于双向松弛极线约束的图像匹配算法,首先,将惯导测量的站点间近似相对位姿引入到成像光束的投影变换中,计算一个站点图像特征点在另一站点图像中对应的极线方程;其次,根据站点误差范围近似估计前后站图像中双向极线的松弛约束范围,构建限定在松弛约束范围内的匹配候选点集合;再次,利用FLANN算法进行特征匹配,选取同时满足双向松弛极线约束且相似度高的特征点对;最后,使用RANSAC算法进一步剔除错误匹配点,得到最终配对点集合。实验表明:上述算法在处理站点间大尺度、旋转变换月面图像匹配问题时,能够尽可能多地保留正确匹配点,极大提升匹配正确率和剔除无效匹配点,相比ASIFT等算法效果提升明显。

关键词：月面探测月面图像仿射变换双向松弛极线约束图像配准

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基于数字孪生的飞机伴飞系统设计与实现

基于数字孪生的飞机伴飞系统设计与实现

作者：邓劲礼中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

数字孪生技术是一种将现实世界物理系统与数字模型相结合的技术,通过实时监控和模拟来实现对物理系统的全面理解和优化,在飞行器伴飞领域有着广阔的应用前景,可以提高飞行器的性能和安全性,提高空中交通的效率,同时也为飞行员提供更好... 详细信息

数字孪生技术是一种将现实世界物理系统与数字模型相结合的技术,通过实时监控和模拟来实现对物理系统的全面理解和优化,在飞行器伴飞领域有着广阔的应用前景,可以提高飞行器的性能和安全性,提高空中交通的效率,同时也为飞行员提供更好的培训与仿真环境。为探索数字孪生技术的实现,开展飞行器伴飞领域应用实践研究,本文提出了在固定翼飞行器上实施的飞机伴飞系统框架,以美国F/A-18C战斗攻击机的飞行状态监控应用场景为例,完成了飞机伴飞系统的设计、实现与验证。主要工作内容如下:首先,针对固定翼飞行器数字孪生专用模型尚未解决的问题,提出面向固定翼飞行器的飞机伴飞系统框架,包含物理层、虚拟层、数据层和服务层。同时,针对不同固定翼飞行器存在较大差异导致系统可扩展性差的问题,结合面向对象编程中的抽象概念,提出将系统的虚拟层抽象并划分为虚拟孪生体和虚拟孪生视景两个部分的解决方案,从而为系统在固定翼飞行器领域的应用提供更加健壮和可靠的解决方案。其次,完成虚拟层、数据层和服务层的创建。在虚拟层中,建立了虚拟孪生视景,为飞机伴飞系统提供真实的环境模拟,制作了飞机虚拟三维模型,为飞机的伴飞、仿真和监控提供重要的视觉信息,实现了飞机的物理仿真模型,为虚拟孪生系统提供高保真物理模型;在数据层中,完成了不同结构数据类型的数据库设计、搭建、管理以及伴飞数据的传输;在服务层中,完成了在人机交互界面设计和交互功能实现,实现了物理层、数据层和虚拟层的整合。其中在飞机物理仿真模型创建过程中,运用软件工程中功能模块化设计思想,设计物理仿真模型,包含运动模块、发动机模块等六个模块,与此同时针对传统固定翼物理仿真模型基于右手坐标系的建模方法与Unity 3D引擎采用左手坐标系的建模方法存在冲突的问题,论文基于左手坐标系重新构建固定翼物理仿真模型,包括运动学和动力学等模型,确保能在Unity 3D引擎中正确模拟固定翼飞行器的物理运动行为。最后,通过系统实验与验证,完成了PID(Proportional-Integral-Differential)飞行控制器和一阶低通滤波器的参数整定,证明了飞机伴飞系统框架设计合理,功能实现完整,系统运行稳定,画面清晰流畅。

关键词：数字孪生飞机伴飞 Unity3D 固定翼飞行器

基于深度强化学习的四旋翼无人机视觉伺服方法研究

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基于深度强化学习的四旋翼无人机视觉伺服方法研究

作者：方林逸中国民用航空飞行学院

学位级别：硕士

四旋翼无人机凭借其低成本、结构简单、机动性强、可垂直起降等优势,被广泛应用于军事、民用、工业等多个领域。同时,这些飞行任务也对其性能提出了更高的要求。如今无人机普遍采用GPS进行定位,但在某些情况下,GPS的精度可能会下降甚至... 详细信息

四旋翼无人机凭借其低成本、结构简单、机动性强、可垂直起降等优势,被广泛应用于军事、民用、工业等多个领域。同时,这些飞行任务也对其性能提出了更高的要求。如今无人机普遍采用GPS进行定位,但在某些情况下,GPS的精度可能会下降甚至失效,无法满足无人机自主飞行的需求。因此,本文采用基于图像的视觉伺服系统对无人机进行控制,同时,针对传统伺服控制过程中面临着目标容易丢失和控制效率低等问题,提出了基于深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)方法的无人机视觉伺服控制,实时调节伺服增益,避免目标损失,提高控制效率。首先,对四旋翼无人机的动力学特性进行了深入分析,构建空间坐标系及机身坐标系,并且建立两者之间的变换关联,同时,分析、建立四旋翼无人机的动力学模型;并运用透视投影法建立单目相机成像模型,推导出三维空间点与图像平面特征点的转换关系,最后将二者进行结合,建立基于图像的旋翼无人机视觉伺服系统(Image-Based Visual Serving,IBVS),并在MATLAB中搭建仿真平台,完成仿真任务。其次,针对视觉伺服系统中伺服增益需要大量先验经验进行人工赋予,并为固定值,其无法在复杂的非线性环境中实现精确控制,本文将深度强化学习算法与伺服系统相结合,输出自适应伺服增益,能够提高智能体对环境的适应能力。然后,根据基于图像的视觉伺服系统中特征误差呈现出指数级别的降低趋势的特性,进行了马尔可夫模型的设计。该模型包括状态空间、动作集合、探索策略以及奖励函数的设定等内容。同时,设计了两个独立的智能体来分别调节伺服系统的线性和角速度增益,保证目标始终在视场中、飞行轨迹平滑、到达目标位置所需时间短。最后,搭建软件仿真环境,用于实验验证本文所提出的方法,同时,将其与传统的伺服方法进行对比,来论证本文提出方法的优越性;设计实机验证实验,将无人机的实际飞行进行对比分析,验证该方法在工程应用中的可行性。

关键词：四旋翼无人机深度强化学习视觉伺服视场约束

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重装空投过程的自适应函数近似滑模控制

飞行力学 2019年第5期37卷 45-50页

作者：刘日刘永波徐明姚四伟朱鹏空军哈尔滨飞行学院理论训练系黑龙江哈尔滨150009 空军工程大学航空工程学院陕西西安710038

针对含不确定性、且不确定性边界未知的重装空投过程飞机运动系统,提出了一种带有自适应函数近似的滑模控制方法。首先,利用反馈线性化方法对空投过程模型解耦线性化,解决了模型的强非线性问题;然后,设计自适应滑模控制律稳定飞机俯仰... 详细信息

针对含不确定性、且不确定性边界未知的重装空投过程飞机运动系统,提出了一种带有自适应函数近似的滑模控制方法。首先,利用反馈线性化方法对空投过程模型解耦线性化,解决了模型的强非线性问题;然后,设计自适应滑模控制律稳定飞机俯仰角和速度,解决了滑模切换增益的选取依赖于系统不确定性边界的问题,并基于Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性。仿真结果表明,控制器能够保证重装空投过程的安全性,并且对飞机运动系统存在的不确定性具有较强的鲁棒性。

关键词：滑模控制反馈线性化自适应控制不确定性