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。     

针对过载控制的神经网络制导律研究

针对高机动高突防能力目标的拦截问题,通过对比例导引律导引过程中过载与比例系数、视线角速率关系的分析,建立基于视线坐标系的三维弹-目相对运动模型,研究在该坐标系下的比例导引律加速度表现形式,据此设计实现K值自适应调整的RBF神经网络模型。通过与纯比例导引律的法向过载以及攻击时间对比,验证了RBF神经网络导引律在降低制导性能的前提下抑制视线角速率抖振、过载控制方面的有效性。     

同轴线圈电磁推进出口速度控制方案的仿真研究

为应对电枢出口速度需要进行灵活以及精确调节的场景,提出了一种使用异步式线圈推进器作为主加速装置,同步式线圈推进器在尾部作为调速器进行速度控制的联合调速方案。在ANSYS中建立了将调速器放置于单段异步式线圈推进器出口的二维仿真模型,针对调速器的实体设计,分别对异步式推进器最后一匝线圈与同步调速器线圈间距离和调速器线圈长度进行了仿真分析;使用该模型验证了改变脉冲电源初始电压能够控制调速器调速范围,以及改变开关触发时间能够控制调速器实现需求的电枢速度补偿,进一步给出控制回路的设计方案,为电磁线圈推进尾部电枢速度控制应用奠定了理论基础。     

履带车辆加速性性能泛函及数值求解

履带车辆推进系统传动装置的优化匹配是提高车辆机动性的关键。为改善履带车辆的动力性能,将履带车辆加速过程抽象为性能泛函取极值的数学问题,提出了有级变速传动的加速性能泛函数学表征。考虑履带车辆内部及外部约束条件,采用全局优化的遗传算法,对不同加速性能权重指标下的最优加速性速比进行数值求解,对比分析速比优化前后履带车辆的加速性。结果表明,泛函优化后的速比使得车辆0～32 km/h加速时间缩短了7.89%,验证了泛函分析设计方法对优化履带车辆动态加速过程的有效性。     

基于增量预测控制的高速多体船垂向运动稳定研究

为了增强高速多体船对海浪扰动的抑制能力,减少垂向运动幅度,提出基于增量预测控制的垂向运动稳定方案。该方案在建立高速多体船的垂向耦合运动模型基础上,分析随机海浪扰动的频域和时域特性,基于积分扰动模型估计海浪扰动力和力矩。为减少海浪平均扰动力和扰动力矩对垂向运动的影响,将垂向运动模型转化为增量模型,作为预测控制的预测模型;同时,把升沉和纵摇的幅度和变化率引入目标函数中,采用滚动优化策略获得多体船的垂向运动预测控制律,分析闭环系统稳定性。仿真结果表明,所提的增量预测控制有效减小升沉和纵摇波动变化率和幅度,升沉位移减少59%,纵摇角减少47%。     

信息时代指挥控制方式综述

历代战争中,指挥控制(C2)都是重要的赋能手段。信息化战争时代,未来战场对C2方式提出了新的挑战。通过分析信息时代网络赋能指挥控制的特点,对C2功能和方式空间进行了研究,定义了信息时代5种C2方式原型,并对各方式原型目标和要求进行了详细辨析,分析了其成熟度水平和成熟度迁移模型,最后讨论了未来战场对C2的挑战。对于帮助作战人员分析当前C2领域存在的问题,明确当前和未来需要的指挥控制能力,提升各级指挥员指挥控制、近实时管理复杂动态不确定作战使命的能力,具有一定参考价值。     

基于二维目标的增强检测与舷角约束导引方案

针对无人水面船不确定水域的特定目标搜索与可控角度导引问题,探索了基于YOLO的目标检测方式以及基于舷角约束的导引控制方法。在分析水面海雾等不确定条件基础上,设计相关滤波器并采用改进式YOLOv5算法对目标特征提取,并结合相机深度信息进行坐标转换实现对水面目标的检测定位;在导引规划中,改进传统比例导引为滑模变结构导引控制,实现高机动性目标舷角约束制导。控制系统设计上,采用TCP/IP结合ROS机制,打造了针对视觉信息处理的舷角约束末端制导系统。最终借助Autolabor无人系统平台完成了二维模拟实验验证,目标导引误差结果为1.54%,证明了该方法的有效性和可行性。     

航天器编队飞行构形保持与重构的继电型控制

研究小偏心参考轨道航天器编队飞行构形保持与重构控制的工程实现技术。首先给出相对运动状态转移矩阵,并推导出常推力控制情况下相对运动状态递推的解析表达式;进而给出脉冲推力、连续变推力和继电型推力三种发动机的推力模型和示意图。分别将等速度冲量的三种推力模型代入相对运动状态转移矩阵中,比较相同条件下相对运动控制作用效果的差异,理论推导结果表明:在一阶意义上,三种推力模型对相对运动控制作用等效,因而航天器编队构形保持与重构控制可以基于继电型推力模型来实现。     

多UCAV协同控制中的任务分配模型及算法

任务分配是多UCAV协同控制的核心和有效保证。分析了影响目标价值毁伤、UCAV损耗、任务消耗时间等三项关键战技指标的因素,综合考虑实战中多UCAV同时攻击同一目标和使用软杀伤武器这两种典型情况对UCAV执行任务的影响,建立了针对攻击任务的多UCAV协同任务分配模型,并应用粒子群算法求解。仿真结果验证了模型的合理性和算法的有效性。     

导弹自动装填技术研究综述

与传统装填方式不同,导弹自动装填技术是适应未来无人化作战平台的一种新型装填方式.介绍了国内外现有的导弹装填方式,分析了"推装"式自动装填与"视觉伺服机械臂+柔索并联吊具"装填方式的区别,重点对第二种导弹全自动装填技术进行了研究.结合基于改进路径规划算法的机械臂控制技术、实现导弹装填自对准的机器视觉技术、具备柔索并联式结...