三架固定翼无人机协同编队飞行避障策略

针对无人机编队执行空战任务过程中存在无人机之间以及无人机与障碍物发生碰撞的问题,提出单向网络连接结构的多无人机避障算法和基于人工势场的控制方法,同时应用于无人机编队避障控制。以三架无人机构成的正三角形编队作为控制体,同时以长机的运动轨迹作为期望路径,长机提供僚机飞行信息,僚机接受信息保持编队飞行。多无人机编队发现障碍物到避障完成的过程包括编队集结、松散队形、最终恢复集结正三角形编队。仿真实验结果表明,所提避障控制策略能够确保编队收敛于期望的队形和稳定飞行状态。     

分布式多无人机编队控制与博弈算法研究

针对多无人机的任意队形编队控制问题,将博弈论引入分布式控制问题中,提出一种基于博弈的分布式控制算法。该算法将梯度下降和一致性方法结合,将多无人机编队问题转化为分布式博弈问题。通过一致性方法,系统内每个无人机个体都可以对其他个体的位置进行有效估计。利用梯度下降实现纳什均衡点的求解从而实现理想编队。在提出的分布式控制算法下,个体无人机无需全局信息,只需交换邻居个体的信息就可实现多无人机的任意编队。将算法应用到多旋翼无人机系统中,仿真结果表明了分布式算法有效性。     

无人机编队飞行控制仿真研究

借鉴Agent体系结构,研究无人机编队的控制结构。建立以编队中僚机航迹坐标系为参考坐标系的长机与僚机的相对运动模型,考虑到工程应用实际,利用PID方法通过调整僚机与长机的相对距离进行队形保持控制。地面控制站利用Creator和Vega作为三维视景仿真的开发工具,MapX和GMS进行无人机状态监控功能的开发,从而实现三维视景显示编队控制情况,二维数字地图和仪表显示单个无人机的飞行状态。     

基于聚类遗传的多无人机航迹规划

提出了一种在雷达和复杂地形环境下应用并行遗传算法进行多无人机三维航迹规划的方法.将K-均值聚类算法与多种群协同进化的方法结合起来,采用主从式并行进化的方案,提高了收敛速度且便于分布式处理.各子种群采用自适应的进化方法,在保持多样性的同时,保证了算法的收敛性.在根据数字地图建立无人机安全飞行曲面的基础上进行地形跟随和无人...     

二阶非线性多智能体系统的分布式编队控制

面向多智能体系统编队协同完成既定任务,针对具有非线性动态的二阶多智能体系统的编队控制问题,开展分布式编队控制协议设计.考虑到集群运动过程中,各智能体只需调整自身与相邻智能体的相对位置即可维持整体队形.基于邻居智能体之间的相对状态信息,提出了具有时变增益的自适应控制协议,证明了多智能体系统在该控制协议作用下能实现编队控制...     

多导弹编队飞行导引律设计

针对多导弹的协同编队飞行问题,在"主从法"队形保持策略的基础上,提出了一种与目标相关的编队飞行导引律。给出了编队导弹过载指令与目标位置之间的关系。仿真结果表明,该导引律能够保证多导弹编队飞行的稳定性。     

共面编队飞行卫星星座的控制

共面编队飞行的卫星星座的相对运动轨迹是一个椭圆,但卫星由于受摄动力的影响,其椭圆队形会发生变化。提出了一个简单而又节约燃料的队形保持控制方案,即在Hill轨道坐标系中,通过测量x轴和z轴,利用小推力喷气发动机进行控制,消除椭圆中心的相位漂移和各卫星轨道的不共面。     

多约束条件下无人机航路规划动态评价方法

针对多约束条件的无人机航路规划评价方法缺乏合理性和动态特性的问题,提出了基于无人机六自由度模型的飞行仿真动态评价方法。分析了无人机航路规划的约束条件和影响航路评价的因素,基于某型无人机六自由度飞行动力学模型和飞行控制系统模型建立了无人机飞行仿真系统模型,将航路规划与评价进行有机结合进而进行航路评价方法软件的设计,通过对无人机沿规划航路的仿真飞行参数进行动态特性分析,以更接近真实情况的仿真手段对多约束条件下的航路规划效果进行评价。结果表明,该方法形象直观的实现了对无人机规划航路的动态综合评价,满足工程需求。     

有人/无人机协同作战指挥界面设计

分析了近期内有人/无人机协同作战的体系结构及作战模式,基于三代战机座舱普遍装备的多功能显示器,展开有人/无人机指挥控制界面的设计;基于人机工程学观点和飞行员的视觉习惯,从缓解飞行员的心理和生理疲劳的角度出发布置无人机编队的飞行参数,设计了有人/无人机执行协同对地攻击任务时包含巡航队形、战斗队形、任务类型、导航点切换等功能的指挥控制界面。为未来短期内有人/无人机协同作战指挥控制系统研究提供参考。     

有虚拟势能点的编队控制策略

针对人工势能场方法容易陷入局部极值的缺陷,提出了有虚拟势能点的避障算法.该算法在编队进入对队形影响较大的复杂环境中引入额外的虚拟势能点,利用虚拟势能点的作用力使智能体脱离局部障碍物陷阱,进行队形重组,提高了编队队形保持能力;编队运动通过不同的地形时,队形变化程度不一,单一队形控制方法难以在各种环境下保持高效性、有效性,...     

海上多无人机协同交叉定位的优化配置方法

针对多部无人机协同交叉定位,考虑无人机安全距离、通信距离和动力学约束条件下,解决多部无人机自动实现对飞行速度和角度的优化配置问题.提出了多机协同测向交叉定位方法,该方法先根据几何稀释度精度建立了不等式约束下的无人机运动参数单目标优化模型,再利用惩罚函数法将优化模型转换为无约束条件的极小值求解问题,最后利用粒子群优化算法获得各无人机飞行速度和角度估计值.仿真试验表明,该方法对不同无人机阵型和辐射源运动状态具有较强的适应性,相比直线飞行配置方法,其定位精度有较大的提高.     

基于鲁棒H_∞控制的无人机纵向自动驾驶仪设计

针对传统增益调度技术在许多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)应用中存在的昂贵和耗时的缺点,通过某型固定翼无人机的6自由度非线性模型,在已知气动系数、飞机转动惯量和推力系数的情况下,利用雅可比线性化方法从6自由度非线性模型推导出线性变参数(linear parameter varying,LPV)飞机模型。应用张量-乘积(tensor product,TP)模型变换方法将无人机纵向非线性参数依赖的LPV模型变换为TP型凸多面体模型形式,将增益调度输出反馈鲁棒H∞控制器设计方法应用于所得到的TP凸多面体模型,设计了常规固定翼无人机的鲁棒增益预测自动驾驶仪飞行控制系统。在MATLAB SIMULINK环境下对该控制系统进行了全六自由度的飞行器仿真试验,结果表明闭环控制系统具有良好的指令跟随性和干扰抑制能力,在定义的飞行包线范围内具有较好的稳定性和鲁棒性,验证了所提出的飞行控制系统设计方法的有效性。     

基于一致性群组算法的多无人机自主协同任务分配

多无人机自主协同是当前无人机参与空战的趋势,无人机具有基于信息共享的自主任务分配能力对提高其自主作战能力具有重大意义.首先,采用基于竞拍的一致性算法解决单个无人机完成单个任务的任务分配问题.其次,采用基于一致性的拍卖包算法解决单个无人机完成多个任务的分配问题.然后提出了一致性的群组算法,解决了多无人机到多任务的任务分配...     

欠驱动高超滑翔飞行器集群协同编队控制方法

针对高超声速滑翔飞行器滑翔段轴向过载不可控导致编队位置控制困难的问题,提出一种基于一致性编队控制和预测校正理论的协同编队控制方法。在协同制导架构基础上,基于多智能体一致性理论设计分布式集群编队控制策略,由编队中各飞行器的绝对位置和相对位置生成协调变量,采用动态逆方法生成基本编队控制指令;通过设计侧向机动控制指令,对编队队形进行调整,并采用双阶段预测校正控制算法实现编队集群的侧向机动控制。仿真结果表明：该方法能够实现欠驱动高超声速飞行器集群的编队队形生成和保持、良好的编队队形调节能力及对初始位置误差的鲁棒性。     

基于智能突现的无人机群自主编队控制研究

针对无人机群自主编队中存在的控制器设计复杂,信息交互数据量大的问题,提出了一种利用智能突现和分布式通信的新型自主编队策略。建立了无人机群以及单个无人机的运动模型。为每个领航无人机设计比例导引制导律,为每个跟随无人机设计跟踪控制方法以实现多Leader-Follower(主从式)编队形式。通过仿真对编队方法的有效性进行了验证。     

无人机地形预处理低空突防轨迹规划技术

针对无人机低空突防飞行问题,提出了一种基于飞行器最大过载约束、爬升角约束和速度约束的数字地形直接平滑技术,设计了多步判断逻辑和山峰保护逻辑以提高平滑收敛速度和对山峰的保护,生成满足无人机飞行性能约束的安全可飞行曲面;在此曲面上进行轨迹规划,避免了复杂的轨迹可飞性和安全性处理工作,提高了轨迹规划效率;利用正交配点法将无人机轨迹规划问题进行离散化,转化为非线性规划问题,并利用序列二次规划方法进行攻击轨迹求解。仿真表明,该技术能快速生成可飞行的攻击轨迹。     

基于人工势场法的多机编队重构防撞控制

针对多机编队在队形变换过程中存在的机间碰撞问题展开研究。首先基于人工势场法提出一种有界斥力函数的设计方法;同时为避免同平面内队形变换导致的航迹交叉现象出现,设计了队形变换协调策略,有效解决了人工势场法容易陷入局部极值点的问题。其次,通过引入时变权重系数协调防撞控制量和一致性控制量,设计了机间防撞控制协议,在提升队形变换速度的同时确保无人机之间的距离始终大于安全距离。最后,通过数值仿真实例验证了所提编队防撞控制方法和队形变换协调策略的有效性,不仅显著提升了协同编队的安全性,还能够支撑未来大规模多无人机系统协同编队。     

基于蚁群算法的无人机航迹规划及其动态仿真

为实现无人机航迹规划的实时性和交互性,建立了无人机动态仿真系统。以"捕食者"无人机模型为应用背景,结合MAK仿真技术的相关理论,利用蚁群算法计算了无人机航迹规划,并实现了Matlab平台下的实例仿真。基于构建的仿真系统,利用MAK软件实现了二维和三维飞行过程的显示,仿真效果理想,为无人机航迹规划结果的交互验证提供了一种有效的手段。     

面向侦察任务的无人机机载感知传感器配置与融合综述

无人机侦察需要依赖各类机载传感器提供感知信息,利用多源信息进行优势互补,从而提升无人机感知能力.围绕无人机机载感知传感器配置融合展开综述,首先从无人机平台自身属性、传感器属性、飞行环境和任务类型及需求4个方面分析了传感器配置时需要考虑的要素;其次,设计了基于多目标优化理论的传感器配置融合方法;最后,总结了无人机侦察中常...     

小型无人机控制逻辑建模及仿真

无人机的飞行轨迹具有明显的分段特性,且在各飞行段内其飞行状态和控制方式有明显的区别。针对这一特点,可以通过建立飞行全过程的控制逻辑模型实现对无人机的监控任务。Stateflow是一个基于有限状态机理论的图形化离散事件仿真环境,可以用于控制逻辑建模。利用Stateflow建立了某小型无人机飞行全过程的控制逻辑模型,为无人机的控制逻辑建模提供了新的设计方法。通过对所研究的小型无人机非线性系统模型进行仿真,验证了所建立的控制逻辑模型的正确性。