UAV时变编队控制技术研究综述

UAV作为典型无人作战平台,是新质作战力量的代表,其引起众多军事大国的重视以及许多高成本理论研究。其中,UAV编队作战的模式具有较高的作战效能和应用价值,受到众多学者的广泛关注和研究。为准确把握当前UAV编队作战研究动态及进展,首先介绍国内外相关的典型项目和研究进程。接着归纳总结当前单UAV以及编队控制的相关控制技术和其优缺点。之后分析出目前UAV编队飞不稳、易坠机和稳定性差的原因主要是受外部扰动和通信时滞的影响,并归纳相对应问题的解决方法。最后对UAV时变编队控制技术的研究进行总结和展望,为进一步研究UAV编队飞行控制稳定性奠定基础。     

基于Lanchester方程的编队舰空导弹作战能力评估模型全文替换

针对编队舰空导弹作战能力对抗评估问题,在构建舰空导弹初始作战能力指数、双方损耗效率系数、正常发挥因子、指挥自动化系数评估模型基础上,构建了基于Lanchester方程的单舰舰空导弹作战能力评估模型,进而分析编队对抗损耗效率系数及武器分配系数评估模型,构建了基于Lanchester方程的编队舰空导弹协同作战能力评估模型,评定编队舰空导弹作战能力,为编队舰空导弹协同作战能力评估提供模型依据。     

一种单像机对运动目标定位的新方法

运动目标的空间位置确定是光学测量的重要内容,具有十分广泛的工程应用背景。针对无目标距离信息和目标上已知控制点的单像机成像情况,通过假设目标服从某种运动规律,增加目标定位的约束信息,提出了一种单像机对运动目标定位的新方法:共线方程法。仿真计算证明了此方法的正确性和可行性。     

具有坐标耦合和处理时滞的二阶离散多智能体系统的一致性

根据系统的拓扑结构、离散步长和旋转矩阵的旋转角,确定系统的渐近行为,给出多智能体系统达成二阶一致性的充要条件。证明了当0是拉普拉斯矩阵的一个简单特征值且离散步长、旋转角小于由代数方程确定的临界值时,会出现渐近一致性。数值模拟结果证明理论结果的正确性。设计了特征参数影响二阶一致性的相关案例,说明特征参数相关结论可为控制理论的一致收敛分析提供重要判据和理论支撑。     

结合兰彻斯特方程分析战场地形因素对战争的影响

针对现代战争中地形对作战制约因素增多的问题,在兰彻斯特作战模型基础上,加入战场地形因素,分析对战争的影响。本文介绍了兰彻斯特方程的改进与发展,通过地形对通行和隐蔽的影响分类,构建一种反映地形因素的作战模型,并运用Matlab软件编写模型算法进行仿真计算。仿真结果表明:该模型可在一定程度上反映地形因素对战争的影响,同时说明了合理有效发挥地形优势可以达到以少胜多、以弱胜强的军事目的。     

泵控马达系统恒转速控制器设计与FPGA实现

在行车取力发电系统中,由变量泵-定量马达组成的变转速泵控马达系统的输出转速存在非线性波动现象,保证变转速泵控马达系统的输出转速恒定是行车取力发电系统的关键技术指标之一。为减小非线性波动的影响并实现系统的恒转速输出,提出了一种参数基于转速偏差和偏差变化率的指数函数的非线性PID控制算法,在建立变量泵恒流量数学模型得到流量方程后,利用FPGA完成了此算法的硬件实现,并采用"FPGA+SOPC架构"设计了泵控马达的恒转速输出控制系统。通过分析实验数据得出,该系统在输入转速时变,负载突变的情况下,其定量马达的输出转速波动量最大为60 r/min,超调量小于3.5%,调节时间最大为2 s,性能达到了国家III类发电要求。     

有限体积法在滑动电接触问题中的应用

为了对滑动电接触问题中枢轨接触面的物理现象进行深入分析,建立了二维导轨式电磁发射装置的数值计算模型。采用有限体积法的全隐格式对电磁扩散方程进行离散,得到了考虑速度趋肤效应时的磁感应强度及电流密度分布云图,并将计算结果与现有文献中采用有限差分法得到的结果进行对比。结果表明:两种方法所得到的磁感应强度与电流密度的分布趋势及数值基本一致,验证了所编写的有限体积法程序的正确性。     

电磁发射弹丸飞行弹道仿真

针对电磁发射弹丸飞行弹道进行仿真研究,在建立刚体六自由度飞行弹道模型的基础上,采用时频分析和涡流分析方法,建立电磁-动力学耦合模型分析弹丸出膛时由于膛内振动带来的炮口扰动,采用动网格技术建立电磁-气动耦合模型分析弹托分离产生的气动扰动,从而得到了电磁发射弹丸的飞行弹道模型。以得克萨斯大学先进技术研究所设计的IAT-HVP为例,仿真分析了弹丸以1117 m/s初速、0°射角出膛时弹丸出口扰动对弹体速度和气动特性的影响,并得到其飞行200 m的弹道曲线。仿真结果表明,受电磁发射一体化弹丸出口扰动的影响,弹体落点相比理想弹道产生了24%的偏差,其中炮口扰动引起的偏差最大,其次是弹托分离。     

基于博弈论的C~4ISR系统监视与侦察功能模型

监视与侦察已成为现代C4ISR系统的重要组成部分,传统的监视与侦察系统效能分析方法存在模型难以建立、结果不准确等问题,很难量化其与作战效果之间的影响。在对基于Lanchester方程的C4ISR系统建模方法进行研究的基础上,提出了反映监视与侦察功能的Lanchester方程模型,并引入博弈论分析了战场上信息的不对称对交战结果的影响,克服了描述C4ISR系统的Lanchester方程没有考虑作战单元、对手和环境间的动态交互以及数学结构简单的缺点。仿真结果验证了模型的有效性。     

基于LMI的时滞随机系统非脆弱保成本控制

针对具有状态和控制输入时滞的随机系统,考虑控制器增益存在加性摄动时,设计一种非脆弱保成本控制器。主要目的是,设计的状态反馈控制器对于所有容许的控制器摄动,仍然能够保证闭环系统不仅均方渐近稳定,而且二次型性能指标函数具有确定上界。基于Lyapunov稳定性、Ito公式、Schur补引理和线性矩阵不等式(LMI)等方法,把控制问题转化为LMI可行问题,以LMI的形式给出控制器存在的充分条件,当LMI可行时即可构造出相应的状态反馈控制律。最后,提供数值算例进一步说明该设计方法是正确和有效的。