【专题】无人机系统发展阶段和智能化趋势

本文根据无人机系统的主要技术特征对其发展阶段进行了分析概括,并对其智能化趋势进行了展望。首先,通过分析无人机系统的百余年发展历程和核心特点,将无人机系统的发展划分为萌芽起步阶段、初步发展阶段、崛起发展阶段、蓬勃发展阶段、稳步发展阶段和智能化发展阶段;其次,从主要特征、使命任务、任务载荷、导航系统和控制方式等角度对各个阶段特点进行了多维分析和对比;最后,从单体无人系统智能化（认知智能）、无人集群系统智能化（群体智能）和有人-无人系统智能化（混合智能）三个方面分析了无人机系统发展的智能化趋势。希冀这种从具体技术特征的角度来划分无人机系统发展阶段的方法对厘清无人机系统发展历程和趋势具有一定借鉴意义。     

高超声速滑翔再入飞行器的可达区快速预测

防御方对来袭滑翔再入飞行器进行可达区的预测存在先验信息量不足且时效性要求高等难题。为此提出一种基于最优化飞行假设的可达区快速预测方法:仅需已知目标当前位置、速度与最大升阻比(可基于雷达探测数据通过实时弹道估计获得),基于平衡滑翔假设和最大横程的埃格斯解分别获得目标最大纵程和横程终点坐标,在经纬度二维平面内,可达区即可近似为以两个最大横程终点间线段为短轴、最大纵程终点到短轴距离为半长轴的半椭圆区域。仿真结果表明,与传统的数值优化方法和常倾侧角方法相比,提出的方法具有利用先验信息少、精度较高和运算量小的优点,可满足实时性要求。     

变质心再入飞行器的质心移动方式研究

变质心控制是一种利用质量块的主动移动来改变飞行器质量特性的控制方式,该控制方式对于克服各种高速飞行器执行机构的气动烧蚀问题有着重要的意义.通过建立变质心再入飞行器的线性化方程,研究了质量块在飞行器内部不同方向上移动与可建立配平攻角之间的关系,并通过仿真计算可知再入飞行器再入的不同阶段质量块沿不同方向移动时的控制效率是有所差别的.研究结论对于提高变质心再入飞行器的控制效率有着重要的意义.     

欠驱动再入飞行器的抗饱和姿态控制器设计

针对只有两个舵的欠驱动再入飞行器,设计了具有抗饱和功能的姿态跟踪控制器.控制器的设计过程中,首先将姿态运动学与动力学模型分解成慢回路和欠驱动的快回路,然后分别针对快回路和慢回路设计了超扭曲滑模控制器和分层滑模控制器,最后通过仿真验证了该方法的有效性.     

一个具有阶段结构的食物链模型的稳定性

研究一个具有阶段结构的食物链模型,通过构造Lyapunov函数并利用LaSalle不变性原理分别给出了保证系统各平衡点全局稳定的充分条件。     

高超声速滑翔式再入飞行器最大航程飞行轨迹分析

针对航程最大的再入问题,研究了高超声速滑翔式再入飞行器的飞行轨迹特性.使用Legendre伪谱法进行轨迹优化,得到最优轨迹.分析了路径约束对轨迹的影响,以及在路径约束下控制量对飞行轨迹的影响.根据控制量的取值规律,提出一种升力系数的分段直线取值模型.数字仿真表明,通过该模型得到的飞行轨迹与最优轨迹类似,且航程相差很小,可以作为一种使航程最大的轨迹控制方法.     

舰艇作战指挥决策模型可信度评估流程分析

舰艇作战指挥决策模型的可信度是一项复杂的系统工程，而评估流程又是这项工程的基础性工作，直接影响到可信度评估的成败。运用了评估学的基本理论对舰艇作战指挥决策模型可信度评估流程进行分析，将可信度评估分为三个阶段，即评估准备阶段、评估实施阶段和评估总结阶段，研究和阐述了这三个阶段的具体工作、要求和标准等，最后，建立了专家评审流程图、可信度评估指标体系以及用于可信度评估指标的数据采集表，分析对比了数据处理方法的优缺点。     

双层隔振系统隔振效果研究

隔振系统的隔振效果与被隔离体、中间质量块及基座中的弹性模态有很大的关系.在考虑被隔离体、中间质量块及基座为弹性体的前提下,研究了它们的弹性模态对系统隔振效果的影响,得出了设计隔振系统时要遵循的一些原则.     

考虑禁飞区的高超声速飞行器再入跟踪控制

为确立高超声速飞行器再入精确模型,参考NASA的研究数据对动力学方程中的气动参数进行拟合。基于飞行器结构的相关性质及战略应用背景,加入热流密度、动压、过载和禁飞区等参考约束的限制,融合成强非线性、复杂耦合的最优控制问题。采用改进自适应伪谱法求解模型所构建的微分方程组,通过设置自适应网格细化与配点,使单位时间内状态变量和控制变量波动过大的时间区间被进一步细划,并利用SNOPT求解器解算出符合条件的最优轨迹。设计闭环控制器,实现对最优轨迹的姿态变化的跟踪,测试系统的性能并进行评估。仿真结果表明:整个再入过程中,飞行器速度下降过程偏于平稳,再入轨迹可以满足约束条件,在避开禁飞区的同时取得最大横向航程;三通道角速度收敛可控,对姿态的跟踪较理想,控制器基本可以实现精确调姿。