基于复杂网络的作战同步建模与优化

为了量化分析作战同步问题,提出多作战单元协同作战复杂网络模型,在此基础上,应用复杂网络同步理论,重点从作战单元动力学行为和网络拓扑结构两个方面对作战同步的内在机理进行分析。针对不同的作战情形,设计了静态同步和动态同步两种网络,并分别应用离散粒子群算法对网络结构进行优化。对网络抗毁性的仿真实验表明两型网络对随机攻击和恶意攻击均具有较好的鲁棒性。     

基于替代变量正弦反馈控制的混沌陀螺仪系统的有限时间同步

通过设计一种结构简单、连续、可降维的有限时间控制器——替代变量正弦反馈控制器,构造了该控制器下混沌陀螺仪系统的主从有限时间同步框架,并将有限时间同步问题转化为误差系统的有限时间稳定性问题;然后,应用有限时间稳定性理论,证明了两个混沌陀螺仪系统达到有限时间同步的充分性判据,并推导了同步时间的估计表达式;最后,通过数值仿真验证了所得同步判据的有效性。     

Froude摆系统的全局有限时间同步

基于广义线性状态误差反馈控制器,构造了2个Froude摆系统的主从有限时间同步框架,并将2个Froude摆系统的全局有限时间同步问题转化为主-从系统的误差系统的全局有限时间稳定性问题;然后,应用有限时间稳定性理论证明了2个Froude摆系统实现全局有限时间同步的判据并进行了优化,同时估算了同步时间;最后,通过计算机仿真验证了所得判据的有效性。     

轮式移动机器人有限时间镇定控制器设计

主要研究了单链链式系统的有限时间镇定问题。通过探讨n维链式系统的潜在线性结构,将其分解成一个标量子系统和一个n-1维线性时变子系统,并证明了该时变子系统在具有时变函数系统矩阵时的能控性。在此基础上,采用分段控制策略,基于终端滑模控制理论设计了不连续反馈镇定控制律,实现了系统的有限时间镇定。最后将该结论应用到非完整轮式移动机器人,仿真结果验证了方法的正确性。     

无人艇集结控制模型研究

为研究不同位置的无人艇在有限时间内集结的问题,首先将无人艇在有限时间内的集结控制问题转换成无人艇在替代变量反馈控制器下的全局有限时间同步问题,并构造了无人艇集结控制模型;然后,应用有限时间同步理论证明了无人艇集结(同步)的判据并推导了集结(同步)时间的估计表达式;最后,通过数值仿真对所得结果进行了验证,证明了该模型的有效性。     

一类超混沌系统的全局有限时间同步与全局渐近同步

为了给超混沌系统在保密通信中的应用提供理论支撑,研究了一类含交叉项、立方项和常数项的超混沌系统的全局有限时间同步和全局渐近同步问题.首先,采用广义线性状态误差反馈控制器建立了该类超混沌系统的两个有限时间同步架构,应用有限时间稳定性理论和代数不等式技巧证明了该类超混沌系统的有限时间同步定理;然后,再将该定理应用于超混沌R...     

一种基于时变噪声统计的异步多速率传感器信息融合算法

以异步多速率传感器信息融合理论和同步单速率传感器时变噪声统计理论为基础,提出了一种适用于时变线性系统的异步多速率传感器时变噪声统计系统的信息融合算法.通过原理分析和数学推导,将异步多速率传感器动态系统建模为同步同速率系统.进而利用噪声统计估值器和相应的自适应Kalman滤波方法进行状态估计,利用联邦分布式数据融合方法进行信息融合,获得基于所有现测信息的最优估计.理论分析和仿真结果均表明,该算法的融合效果优于任一单传感器Kalman滤波的效果.     

具时变扰动动态的多变量控制系统性能评价

针对具有两种时变扰动动态--突变扰动和线性时变扰动的多变量控制系统性能评价方法进行研究.两种扰动的不同动态特性决定了要采取不同的评价方法.突变扰动的情况,利用Olaleye和Xu整体优化SISO过程的思想建立MIMO的实用MV基准;线性时变扰动的情况,将关联矩阵引入视系统为LTV过程,提出一套针对LTV扰动建立时变MIMO MV基准的系统化算法和过程.理论和仿真研究表明所提出的方法能正确和有效的评价具有时变扰动的多变量系统.     

航天应用载荷的高精度时间同步与共用信息分发

应用载荷直接获取航天器平台的时间和公共测量信息,并不能完全满足载荷的高精度时间基准和共用信息使用需求。一些功能载荷具备向外输出高精度时间和状态测量信息的能力,但硬件接口资源有限。将功能载荷作为FC-AE-1553光纤网络的一个节点,在FC-AE-1553光纤网络中叠加IEEE 1588v2时间同步协议,功能载荷的高精度时钟源能同步给有需求的其他载荷。并在时间同步的前提下,将功能载荷的测量数据如定位数据、姿态数据和轨道数据等共用信息同步发送至网络上的其他载荷节点。通过时间同步与同步发送机制,解决了各载荷对高精度时间和共用信息的需求,弥补了专用信息硬件接口资源的不足。结果表明,与直接利用航天器平台的信息源相比较,当时钟源和共用信息来自功能载荷时,FC-AE-1553网络时间同步之后的时间基准精度和共用信息利用性能高出3个数量级,载荷获取的UTC时间精度达到百纳     

零控脱靶量有限时间收敛制导律

针对高速机动目标的拦截问题,研究了一种考虑导弹自动驾驶仪动态特性的零控脱靶量有限时间收敛制导律。对导弹-目标三维相对运动几何关系进行解耦,并考虑导弹的自动驾驶仪动态特性,推导了一种新型三维零控脱靶量模型;在此基础上,基于自适应滑模控制理论和有限时间稳定性理论,选取俯仰平面和偏航平面的零控脱靶量为滑模面,设计了零控脱靶量有限时间收敛三维自适应滑模制导律;对该制导律的稳定性和有限时间收敛特性进行了分析和证明。仿真结果表明,与比例制导律相比,所设计的制导律可使导弹的零控脱靶量在有限时间内收敛到零,且具有更高的制导精度。     

动态多连片贝叶斯网络在复杂管路系统故障诊断中的应用研究

为解决复杂管路系统的实时故障诊断推理问题,提出了多连片动态贝叶斯网络分布式协同推理的故障诊断方法。该方法将一个复杂的贝叶斯网络分割成若干个有重叠的贝叶斯子网,根据贝叶斯网络在时间序列上的动态特性,以中央冷却水系统为例建立了两时间片最小组件级和分布式多连片系统级的感知模型,通过实验进行了中央冷却水系统故障诊断分析,实现了传感器不足情况下的协同分布式推理。实验结果表明了基于多连片贝叶斯网络的协同故障诊断方法的正确性和有效性。     

动态网络中的最短路径改进算法

本文在对动态网络进行理论分析的基础上,指出动态网络中可能出现的非FIFO弧是传统最短路径算法无法求得最优解的原因;通过对非FIFO弧进行理论分析,提出了等待时域和最佳出发时间理论,并将非FIFO弧变换成FIFO弧,给出了改进的Dijkstra算法。对比实验结果证明,该算法可以有效求得动态网络最短路径问题的最优解。     

基于时序超网的作战体系效能指标动态测量方法

由于作战体系具有整体涌现性、动态演化性以及能力相对性等复杂系统特征,传统树状指标体系与加权求和的静态评估方法已不再适用。提出一种基于时序超网的作战体系效能指标动态测量方法。以复杂网络理论为基础,利用网络模型特征参数对部分作战体系效能指标进行映射;采用超网络与时序网络相结合的方式,构建作战体系时序超网模型;通过分析体系超网络中各层网络的特点,分类选取网络特征参数。基于兵棋推演数据对作战体系中交战网的特征参数进行了动态测量,验证了方法的有效性。     

面向隔离区异构平台的动态防御主动迁移策略

针对隔离区网络防御在遭受持续攻击威胁时存在的问题,利用动态目标防御理论和技术,设计了面向隔离区异构平台的动态防御主动迁移策略。从分析隔离区平台动态防御原理入手,结合网络攻防特点,考虑平台暴露时间和随机迁移次序等因素,提出了面向隔离区的3类平台动态防御主动迁移策略,包括固定时间间隔-顺序平台选择策略、固定时间间隔-随机平台选择策略以及基于平台安全等级的可调时间间隔-随机平台选择策略,设计了策略评估指标和系统效能计算方法。仿真结果表明,主动迁移策略具有优异的安全防御性能,通过增加迁移次序的随机性和根据安全等级设置可调时间间隔,可以实现防御成本和收益的优化。     

基于模糊时间序列的时变动态系统模糊建模

要想建立结构不确定、参数时变的动态系统的模型是很困难的。改进了Song Chisson的模糊时间序列方法,并成功应用于时变动态系统的辨识与建模和自适应控制。仿真结果表明该方法计算量小,实时性好,能很快地跟踪系统的变化。     

基于FOISMC+ESO的PMSM调速系统控制策略研究

针对永磁同步电机炮控系统存在时变、非线性、强耦合等特征,结合分数阶微积分及滑模变结构理论,提出了一种新型分数阶积分滑模控制策略。为解决传统趋近律收敛时间过长和滑模控制的抖振等问题,提出了一种具有快速收敛的新型双幂次趋近律,并给出了收敛时间证明。鉴于炮控系统负载变化大且扰动无法正确测量的问题,结合扩张状态观测器理论,设计了一种基于扩张观测器的扰动补偿方法,将扰动观测量以前馈的形式引入控制器以提高控制系统的鲁棒性。数值仿真实验结果表明了该控制策略的有效性。     

一种基于TTE调度表的资源分配算法

时间触发以太网(TTE)通过精确的全局时间同步,使时间触发(TT)消息具有严格的时间确定性。TTE交换机在接收不同的TTE端系统传来的TT消息时,TT消息可能会发生冲突从而使数据包丢失。主要提出一种交换机接收端调度表资源分配算法,在保证整个网络时钟精确同步的前提下,通过预先设计好的任务调度表,使交换机在接收各个端系统发送的TT流量过程中避免了消息的冲突,减少了数据的丢失。     

一种时变网络节点及通联关系的可视化方法

分析了时变网络及时变网络可视化技术,研究了时变网络的可视化描述、任务及布局算法,给出了常用的可视化方法。在此基础上,针对节点业务类型及通联关系,建立了时变网络节点通联关系的业务簇可视模型,综合考虑了节点之间的通联关系及节点的动态变化过程,给出了建模思路及构建步骤。通过仿真给出了可视化效果,表明了模型的有效性。     

指挥控制系统网络动态抗毁性

为研究指挥控制系统网络的动态抗毁性,建立了指挥控制系统的多Agent复杂网络抗毁性模型。在模型中,将系统中的每个作战单元看作一个具有自修复能力的Agent;在重点攻击和随机攻击的基础上提出了一种基于攻击力度指数的攻击策略;引入了网络整体效率,并在此基础上提出了一种网络动态抗毁性的度量方法。最后利用仿真的方法对指挥控制系统的抗毁性进行了研究,仿真结果表明网络节点的自修复能力对于网络保持其性能的时间的长短具有很大影响,对提高指挥与控制系统的抗毁性具有一定的参考价值。     

基于动态贝叶斯网络的复杂网络抗毁性分析

复杂网络抗毁性是复杂网络在节点或边遇敌攻击后能继续维持基本功能的能力,是衡量军事信息网络鲁棒性和敏捷性的重要指标。针对复杂网络及对作战体系支撑能力的多指标、复杂化和动态演绎特点,在静态分析方法基础上,提出基于动态贝叶斯网络的抗毁性分析方法。建立了复杂网络抗毁性指标体系。构建了基于动态贝叶斯网络的复杂网络抗毁性评估模型,提出确定评估模型参数的方法。仿真验证了方法的可行性和有效性。