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面向机动目标的分布式弹群在线协同定位方法

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 1027-1036页

作者：傅晋博张栋赵军民王庭晖西北工业大学航天学院西安710072 西安现代控制技术研究所西安710065

机动目标的高精度协同定位是协同打击的关键,通过分布式弹群来实现协同定位是目前研究的热点。提出了一种分布式弹群在线协同定位的策略,解决弹群通信受限条件下协同定位的实时性问题;针对目标状态估计中模型非线性、噪声非高斯分布等特... 详细信息

机动目标的高精度协同定位是协同打击的关键,通过分布式弹群来实现协同定位是目前研究的热点。提出了一种分布式弹群在线协同定位的策略,解决弹群通信受限条件下协同定位的实时性问题;针对目标状态估计中模型非线性、噪声非高斯分布等特点,提出了容积卡尔曼粒子滤波算法;设计了自适应转弯速率的匀速转弯模型,并将现有的二维匀速转弯模型扩展至三维,解决了现有匀速转弯模型先验转弯速率固定,导致定位精度不高的问题;设计了自适应模型转移概率的交互多模型方法,实时修正马尔可夫转移概率,解决了单模型滤波定位精度不高的问题。通过仿真验证了所提策略和方法的有效性和准确性。

关键词：弹群协同定位协同目标跟踪交互式多模型容积卡尔曼滤波粒子滤波

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基于自抗扰控制的变体飞机机动控制研究

西北工业大学学报 2024年第4期42卷 662-672页

作者：李珂澄刘小雄李煜王悦文史静平西北工业大学自动化学院陕西西安710129 陕西省飞行控制与仿真技术重点实验室陕西西安710129

针对变体飞机变体过程中的模型不确定性和机动过程中遇到的扰动等问题,提出一种基于自抗扰控制的变体飞机机动控制方法,用于消除模型不确定性和外界扰动的影响以及提高机动控制的快速性和准确性。建立变体飞机非线性运动模型并分析变体... 详细信息

针对变体飞机变体过程中的模型不确定性和机动过程中遇到的扰动等问题,提出一种基于自抗扰控制的变体飞机机动控制方法,用于消除模型不确定性和外界扰动的影响以及提高机动控制的快速性和准确性。建立变体飞机非线性运动模型并分析变体飞机变体过程对飞机影响机理;采用自抗扰控制技术设计角速度鲁棒控制律;在扰动影响下分析了自抗扰控制律的控制性能;在气动参数扰动下结合变体过程,选取上半滚倒转机动验证所设计控制律的性能。数值仿真结果表明,自抗扰控制器能够消除模型不确定性、外界扰动和不同通道间的强耦合作用,完成上半滚倒转机动的控制,具有较好的解耦效果和较强的抗扰动能力,并且通过变体可以有效地提高飞机的机动性能和操纵面的控制裕度。

关键词：变体飞机自抗扰控制机动控制解耦控制

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机载捷联惯导系统振动性能提升研究

宇航学报 2024年第4期45卷 532-539页

作者：成果达瞿晓东张懿西北工业大学自动化学院西安710072 航空工业西安飞行自动控制研究所西安710065

针对振动条件下,惯性测量组件产生耦合角振动,进而引起圆锥误差导致惯性导航精度降低的问题,提出了一种考虑减振器刚度不一致性与各向异性情况下,惯性测量组件振动耦合角运动的分析方法。从力学分析出发,推导了惯导系统空间六自由度矩... 详细信息

针对振动条件下,惯性测量组件产生耦合角振动,进而引起圆锥误差导致惯性导航精度降低的问题,提出了一种考虑减振器刚度不一致性与各向异性情况下,惯性测量组件振动耦合角运动的分析方法。从力学分析出发,推导了惯导系统空间六自由度矩阵振动微分方程;建立了惯导系统振动方程的数值解计算模型。其次,基于工程实际,使用数值仿真软件分析减振器批次刚度一致性和刚度各向异性的影响;并通过有限元仿真分析对比验证了减振器刚度波动导致的偏心距引起耦合角速度计算结果。最后分析了减振系统不同谐振频率对角振动幅值的影响机理。

关键词：捷联惯导系统振动性能角振动

基于落角和时间约束的巡飞弹末端协同打击策略

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西北工业大学学报 2024年第3期42卷 386-395页

作者：赵军民王荣刚李新国张栋西安现代控制技术研究所陕西西安710065 西北工业大学航天学院陕西西安710072

为解决集群巡飞弹末制导阶段协同定向打击问题,提出了一种具有落角约束的巡飞弹末端协同打击策略。基于小偏差方法,推导了一种具有落角约束的偏置比例制导律,以解决纵向平面定向打击问题。结合所提制导方案,推导了综合考虑比例控制项和... 详细信息

为解决集群巡飞弹末制导阶段协同定向打击问题,提出了一种具有落角约束的巡飞弹末端协同打击策略。基于小偏差方法,推导了一种具有落角约束的偏置比例制导律,以解决纵向平面定向打击问题。结合所提制导方案,推导了综合考虑比例控制项和角度控制项剩余时间估计方法。在侧向平面内,设计了一种具有时变系数且不存在除零奇异问题的时间控制偏置项,以解决时间控制问题。此外,以剩余时间为协调变量,利用双层协同架构来解决多枚巡飞弹协同定向打击问题。仿真结果验证了该协同制导策略良好的落角控制和协同打击性能。

关键词：协同打击末制导时间约束落角约束

基于视线协同和DMPC的载机-防御弹群协同主动防御制导策略

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系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1724-1733页

作者：杨登峰闫晓东西北工业大学航天学院陕西西安710072

在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹... 详细信息

在目标-攻击弹-防御弹群(target-attacker-defenders,TADs)系统中,防御弹群通过与目标(载机)异构协同、弹群间同构协同以保护载机并降低单弹脱靶的风险。针对TADs系统在二维平面下的协同主动防御模型进行了研究,采用机/弹协同和防御弹群协同的两层制导策略。在机弹协同方面,防御弹领弹与载机进行异构协同,考虑载机及防御弹领弹的机动能力限制,采用协同视线制导律(cooperative line of sight guidance,CLOSG)分别得到载机和防御弹领弹的制导指令;在防御弹群协同方面,考虑单弹计算能力约束,拦截时间约束和加速度约束,设计出基于分布式模型预测控制(distributed model predictive control,DMPC)的算法实现弹群从弹和防御弹领弹协同同时抵达并拦截攻击弹。仿真结果表明,多防御弹协同一致拦截制导算法能够实现TADs系统中载机和防御弹群的异构协同主动防御,并实现防御弹群的一致性同时拦截,以降低单弹脱靶的风险。

关键词：协同主动防御异构协同目标-攻击弹-防御弹群系统协同视线制导分布式模型预测控制一致性同时拦截

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基于知识引导智能优化的舰载机着舰控制

航空学报 2024年

作者：周大鹏曲晓雷沈阳飞机设计研究所飞行控制部西北工业大学自动化学院

针对甲板运动和气流扰动下的舰载机自动着舰问题，提出一种基于动态逆的纵向着舰控制律设计方法。建立舰载机模型、甲板运动模型和舰艉流扰动模型，设计舰载机着舰动态逆控制方法，在有限时间内估计参考指令的一阶导数。提出基于知识引... 详细信息

针对甲板运动和气流扰动下的舰载机自动着舰问题，提出一种基于动态逆的纵向着舰控制律设计方法。建立舰载机模型、甲板运动模型和舰艉流扰动模型，设计舰载机着舰动态逆控制方法，在有限时间内估计参考指令的一阶导数。提出基于知识引导的智能优化算法，对动态逆控制器的参数进行迭代优化，提高舰载机着舰的指令跟随精度。采用Matlab Simulink仿真环境对舰载机自动着舰控制系统进行仿真验证，对比仿真结果表明了基于知识引导智能优化的舰载机着舰控制方法的优越性，能够显著提高舰载机姿态控制的精度和速度，满足舰载机着舰要求，具有较好的鲁棒性。

关键词：舰载机着舰动态逆控制智能优化算法知识引导参数优化控制器

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基于模糊动态权重的近距空战态势评估方法

控制与决策 2024年第9期39卷 2995-3005页

作者：马钧文毕文豪张安兰轶冰唐长红西北工业大学航空学院西安710072 航空工业西安飞行自动控制研究所西安710076

针对现有态势评估方法在高动态、强对抗的近距空战环境下存在空战对抗特性指标考虑不充分、常值权重应用不合理的问题,提出一种基于模糊动态权重的近距空战态势评估方法.首先,根据近距空战对抗特性研究导弹攻击、机动特征和能量状态对... 详细信息

针对现有态势评估方法在高动态、强对抗的近距空战环境下存在空战对抗特性指标考虑不充分、常值权重应用不合理的问题,提出一种基于模糊动态权重的近距空战态势评估方法.首先,根据近距空战对抗特性研究导弹攻击、机动特征和能量状态对空战态势的影响机理,从打击、占位、机动、能量态势和固有能力多角度构建态势评估指标体系并建立相应的指标评估模型;然后,设计基于态势分类的模糊权重动态适配方法,利用区间二型模糊表征权重求解过程中的不确定性,同时结合最优最劣法确定态势指标模糊权重,根据态势典型样式进行权重适配与指标聚合;最后,基于空战对抗飞行数据进行仿真验证与对比分析,仿真结果表明所提出方法能够更加合理、准确地呈现近距空战过程中的态势变化情况.

关键词：近距空战态势评估区间二型模糊最优最劣法动态权重观察-判断-决策-行动

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空间操作任务的分布式仿真系统

系统仿真学报 2024年第3期36卷 533-544页

作者：刘云昭王明明李劲涛刘传凯罗建军西北工业大学航天飞行动力学技术国家重点实验室陕西西安710072 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 北京航天飞行控制中心北京100094

针对非合作目标抓捕、在轨维护、空间装配等复杂空间操作任务的地面验证需求,构建一套分布式仿真系统,主要由后台仿真模型、前端视景演示系统和前端主控制器组成。为实现不同建模工具或编程语言之间的多学科模型耦合与交互,引入FMI(func... 详细信息

针对非合作目标抓捕、在轨维护、空间装配等复杂空间操作任务的地面验证需求,构建一套分布式仿真系统,主要由后台仿真模型、前端视景演示系统和前端主控制器组成。为实现不同建模工具或编程语言之间的多学科模型耦合与交互,引入FMI(functional mock-up interface)标准进行系统集成,提高了系统的模块化程度、通用性与可移植性。为充分利用计算资源、提高仿真效率,分布式部署仿真子系统与模块,利用DDS(data distribution service)通信机制实现高效、可靠的数据交互。双臂空间机器人抓捕非合作目标的演示案例表明,该仿真系统能够高保真模拟从远距离导引到近距离操作的全过程,满足实时仿真的要求。

关键词：仿真系统空间操作 FMI 航天器在轨服务

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基于神经网络的地形等高线辅助导航

北京航空航天大学学报 2024年

作者：李睿汤浔都岩巍张睿许斌西北工业大学自动化学院航空工业西安飞行自动控制研究所西北工业大学深圳研究院

针对地形高程匹配定位精度低及遍历搜索方式实时性差的问题，提出一种基于神经网络的地形等高线辅助导航方法。研究二维等高线特征匹配以提高匹配算法在高程噪声下的鲁棒能力，考虑小波变换具备旋转、平移不变性特点，利用小波变换子提... 详细信息

针对地形高程匹配定位精度低及遍历搜索方式实时性差的问题，提出一种基于神经网络的地形等高线辅助导航方法。研究二维等高线特征匹配以提高匹配算法在高程噪声下的鲁棒能力，考虑小波变换具备旋转、平移不变性特点，利用小波变换子提取等高线边缘特征；同时提出基于神经网络的等高线边缘特征匹配算法，利用多个子网进行分类识别代替传统遍历搜索匹配过程，显著提高算法实时性及匹配准确度。仿真实验证明，所提算法与地形高程匹配相比匹配成功率提高30%以上，较基于遍历搜索的地形等高线匹配方法匹配时长缩短97%以上。

关键词：地形辅助导航地形等高线匹配小波变换神经网络