线性二次型及模型预测控制编队控制研究

多智能体集群作战是未来战场的重要形式.作为集群作战中的关键技术,编队控制有着广泛的应用.以编队控制律为研究目标,选择2种优化控制方法:线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)方法和模型预测控制(model predictive control,MPC)方法.针对圆形编队轨迹,采用...     

基于势场导引的空地跨域协同探测方法

对未知区域的探测一直是无人系统的典型任务场景,具有广泛的应用性。但探测过程中各种信息通常十分冗杂,仅一次覆盖探测往往无法获取任务所需的全部信息。针对此,受人工势场法启发,提出了一种通过势场来为空地异构无人平台提供导引的探测策略。首先,将未知区域进行栅格化处理;其次,针对无人机与无人车在探测过程中的特点与优势分别为其设计不同的势场函数,使得无人机与无人车组成的异构无人系统优势互补,能在较短的时间内安全无碰撞地实现协同探测;最后,搭建仿真环境对提出的探测策略进行验证,并与其他传统算法进行对比。仿真结果表明,所提出的协同探测策略能导引无人系统以较短时间在任务区域内多次覆盖探测,以达到任务规定探测程度且探测完成时间相比于覆盖路径规划的传统方法降低了约41%,具备一定的时间优越性。     

基于雁阵变换的微型扑翼飞行机器人集群行为控制方法

为了解决微型扑翼飞行机器人集群编队目标搜索覆盖效率、避障通过性和多机控制等难题,实现扑翼飞行机器人集群编队的智能控制,提出了基于雁阵变换的扑翼飞行机器人集群行为控制方法。利用仿生集群行为控制函数的参数化特性,实现了飞行机器人编队的队形变换和角度控制;搭建了多扑翼飞行机器人实验系统,并在多种情况下设计基于仿生行为的多扑翼飞行机器人集群控制方法实验。最终的实验结果验证了方法的可行性和有效性。与传统的多飞行机器人实时控制方法相比,所提方法大幅提升了集群编队的搜索覆盖效率和避障通过率,在某些作业环境条件下,搜索覆盖率可提升50%以上,障碍通过率可提升60%以上。同时,创新点体现在将雁阵变换应用于多扑翼飞行机器人集群编队控制和将仿生集群行为控制应用于扑翼飞行机器人集群控制两个方面。     

无人机-无人车空地无人集群系统多任务协同控制

针对无人机-无人车空地无人集群系统多任务控制问题,开展了一种多任务协同控制的自适应鲁棒控制方法研究。首先,根据多任务控制问题的不同情况,确定系统的动力学模型及控制目标。其次,通过伺服约束的形式描述了被控系统需要遵循的约束,将多项控制任务所建立的约束进行整合,并建立约束跟随误差χ。随后提出了一种自适应鲁棒控制方法,并设计自适应律抑制系统中存在的不确定性,保证系统在复杂不确定性干扰下,仍具有较好的控制精度和系统稳定性。仿真结果表明,所提控制方法相比于LQR控制能够在较大不确定性影响下完成无人机-无人车空地无人集群系统控制中的多任务协同控制,不仅使相关各类误差在5 s内快速收敛至0,还能够使系统具有良好的控制性能。     

轮腿式无人战车越障性能分析

针对非结构化复杂路面环境下无人战车在执行军事运输、抢险救灾等任务时通过性不足的问题,提出了一种轮腿式全液压驱动的8轮无人战车,该战车通过摆臂的协同控制调整其运行姿态,可适应不同的复杂地形。越障性能是衡量无人战车通过性的关键要素,建立无人战车的越障动力学模型和姿态规划模型,通过求取轮腿式无人战车不同越障高度与摆臂摆角的关系式,得到无人战车典型垂直墙障碍的越障性能。在理论分析的基础上,利用QT、Simulink、ADAMS建立综合仿真平台,进行了仿真验证。研究表明：轮腿式全液压驱动的8轮无人战车可完成高度为轮胎直径1.176倍的垂直墙越障,具有良好的地形适应能力,为8轮无人战车的实验测试提供了理论参考。     

国外无人装备动力现状

本文对国外当前无人装备的动力(能源)现状进行梳理,并列举了相应的典型装备,简要分析各类动力(能源)的发展,可为陆军无人装备的相关建设提供参考。     

航母编队反潜目标识别和威胁评估仿真

采用贝叶斯网络模型对目标识别、威胁评估是一种有效的定量分析方法。这里首次将贝叶斯网络模型运用到航母编队作战决策中识别水下目标和评估威胁等级。结合部队实际情况分别构建目标识别和威胁评估贝叶斯网络模型;基于部队实践数据、院校专家和查阅资料构建符合实际情况的条件概率表;最后通过仿真实验对水下目标进行识别和评估威胁等级,对比部队相关数据验证了贝叶斯网络对航母编队目标识别和威胁评估的有效性,能够为航母编队指挥员反潜作战提供一定的辅助决策。     

基于强化学习的无人机自主机动决策方法

提出了一种基于连续动作集强化学习的无人机机动决策方法。通过Actor-Critic强化学习构架下的NRBF神经网络输出状态真实效用值与连续动作控制变量,效用值与动作控制变量的输出层共用隐层以简化网络结构。结合相对熵理论设计隐层节点的自适应调整方法,有效减少了隐层节点数目。对输出动作控制变量,采用基于高斯分布的连续动作选择策略,并依据训练次数调整随机动作控制变量的概率分布,提升了网络对未知策略的探索能力。在3种不同空战态势下的仿真验证了该方法的有效性,结果表明该方法生成的策略鲁棒性较强,动作控制量更加精确。     

无人战车遥控数据链总体技术

无人战车遥控数据链技术是指对无人战车进行信息回传和操作控制的一种数据链组网与控制技术。无人战车遥控数据链系统(简称"遥控数据链"系统)由数据链战术电台和操控系统组成,其性能和功能在很大程度上决定了整个无人战车系统的性能和功能。介绍了无人战车遥控数据链技术的基本概念和国外研究发展现状,重点分析了其主要关键技术,并展望了无人战车遥控数据链技术的发展趋势。     

基于领导跟随一致性理论的队形保持策略

针对多无人机编队飞行过程中的队形保持问题,提出了二阶非线性切换拓扑结构下的领导跟随一致性控制协议。利用构建的利亚普诺夫函数和线性矩阵不等式给出了判据及相应的稳定性证明。仿真结果表明利用所设计的领导跟随一致性控制协议,可有效实现多无人机在相同速度下保持期望的队形协同飞行。