摘要：针对弹性高超声速飞行器纵向动力学模型,分析了弹性模态的动态过程,研究了控制器设计问题。控制器设计采用内环与外环相结合的控制方式,内环控制器设计是以攻角和俯仰角速度为被控对象,将俯仰舵偏角作为控制输入,在考虑弹性模态动态过程的情况下设计抗输入饱和辅助系统处理输入饱和问题,采用反演设计方法设计控制器,并利用全局调节动态神经网络逼近控制输入的饱和特性;外环控制器设计是以飞行速度为被控对象,将燃料当量比作为控制量,保证弹性模态良好动态特性的情况下,设计抗饱和辅助系统处理输入饱和问题,采用终端滑模控制方法设计控制器,利用全局调节动态神经网络逼近输入饱和特性,理论分析证明了闭环系统所有信号均有界并指数收敛到原点的一个领域内,仿真分析验证了设计的控制策略可以保证弹性模态具有良好动态特性的情况下,系统的状态可以有效跟踪期望指令信号。

摘要：针对具有Lipschitz非线性动力学特性的无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)集群系统的分组编队跟踪控制问题,提出了一种基于一致性理论的分组编队协同控制方法。首先,建立分层双虚拟结构的协同控制框架,将多编队生成、保持以及组内组间协同变换等复杂编队任务作为控制目标,基于参数组的队形描述方法,在分层控制框架内分别设置轨迹导引UAV和基准UAV,并利用UAV之间的局部运动信息设计编队控制律,克服了采用现有多编队控制策略编队间难以协同的缺陷;其次,设计多编队控制和目标跟踪一体化控制策略,确保在多编队进行协同变换的同时实现对机动目标的精确协同跟踪;最后,仿真结果验证了所提的控制算法能够实现分组编队的跟踪控制。

摘要：针对多无人机目标跟踪问题中存在的相位协同时间长和跟踪目标速度受限问题,基于图Laplacian方法提出一种分布式多机编队目标跟踪算法。首先,将无人机编队队形控制问题转换为基于旋转、缩放和平移的运动参数组设计问题,并通过设计编队控制律,实现动态编队队形的精准生成与变换。其次,将此编队队形控制方法应用到目标跟踪问题上,通过分析不同目标速度下的跟踪情况建立相应的跟踪模型,实现无人机编队对目标进行快速协同跟踪,并克服跟踪目标速度限制问题。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性和优势。

摘要：提出一种基于双旋Lyapunov矢量场的无人机避障算法.首先,建立无人机和障碍物的模型,并根据无人机有限时间是否会侵犯障碍物安全圆设计避障判定规则;然后,基于最小侧向偏移量原则选定避障机动中无人机速度旋转方向为最优避障方向,选定其反方向为矢量场旋转方向,定义成功避障的标准并进行证明;最后,通过建立的障碍物合并规则提升避障效率,使得上述方法适用于未知环境下的无人机在线避障.仿真结果表明,在无人机性能约束下,所提出的算法对动态和静态障碍都能有效避障,算法性能优于Dubins路径和人工势场法.

摘要：为解决目标机动策略未知条件下的飞行器拦截问题,提出一种基于神经网络的三维滚动优化制导策略。首先,针对全局最优导引律终端时刻难以确定的问题,在滚动时域优化框架下,引入零效脱靶量设计局部最优导引律,并使用粒子群优化算法进行求解。其次,为了提高制导律在线求解效率,构建神经网络,对优化算法滚动求解得到的若干组制导训练数据进行离线学习,并将经过训练的网络用于制导指令在线滚动优化。仿真结果表明,神经网络滚动优化制导策略对采取各类机动方式的目标均具有较好的制导性能,有效提高了制导指令在线优化效率,可以为飞行器制导律实时滚动求解提供参考。

摘要：针对异构无人集群在目标机动形式未知情形下的分组跟踪合围控制问题,基于输出调节策略提出一种分布式分层协同控制框架。系统中各类智能体的模型均为异构的,领导者以期望输出队形跟踪目标输出的同时,驱动跟随者的输出收敛至多领导者的凸包内部。基于观测器理论、一致性理论和自适应控制理论,设计了含时变耦合权值的分布式跟踪合围控制协议,克服了控制输入对全局信息的依赖,并实现对目标未知控制输入的有效抑制。进一步分析得到期望输出编队的可行性条件,并利用Lyapunov理论证明了闭环系统的稳定性。最后,通过仿真实例验证了提出的控制策略能够实现无人机无人车异构分组编队对目标的跟踪合围。

摘要：针对无人机编队目标跟踪中性能不可控的问题,提出了一种具有性能预设的分布式多机编队目标跟踪控制方法。首先提出一种基于运动参数组的编队队形描述与目标跟踪方法,实现了编队的相位预设与队形控制;其次利用误差变换方法将有性能约束的误差问题转换为无约束误差控制问题,并给出了一致性预设性能控制律;然后分别设计了指数型和预设时间型性能函数,实现了同一控制律下对不同性能的控制,保证了编队目标跟踪过程中的收敛时间以及瞬态和稳态性能。最后,仿真证实了无人机编队能够在预期设定的性能范围内实现编队队形控制,并成功跟踪目标。

摘要：针对目标机动条件下的多无人机协同制导问题,提出基于虚拟协商机制与滚动时域优化的分布式协同制导策略。为同时改善时间协调与导引控制效果,在滚动时域优化框架下设计局部协调变量与目标函数,构建有限时域内的多约束协同制导优化模型;为增强制导系统对机动目标的鲁棒性,设计基于非线性自回归神经网络的干扰观测器;针对无人机之间的控制输入耦合,提出虚拟协商机制,提出虚拟协商机制,实现同步决策、排除内部“分歧”,并利用Nesterov动量的均方根传播算法设计制导指令生成策略;分别进行数字仿真与半实物仿真实验。结果表明:所提策略可在线预测与优化,应对各类干扰,提升协同制导效果,并会在实际任务中得到进一步的应用与检验。

摘要：为满足无人飞行器(unmanned aerial vehicle,UAV)打击目标的时间、角度约束,提出了基于双圆弧轨迹的路径规划方法。对UAV初始、末端速度方向情况进行了分类,分别推导了对应的双圆弧参数解析形式及其单调性。同时,根据双圆弧参数解析式,得到生成路径的唯一自由度,减少了路径规划参数输入。分析了双圆弧路径长度与路径参数之间的关系,设计了多UAV协同攻击路径规划方案。数值仿真结果证明了双圆弧路径规划的有效性和实用性。

摘要：为解决多机编队目标跟踪过程中存在的机间通信和控制更新频繁的问题,提出了一种具有事件触发机制的多机编队目标跟踪控制算法。首先,给出了一种具有事件触发策略的编队队形描述与目标跟踪一体化算法,简化了算法设计的复杂度,并使触发机制的工作过程更加直观;其次,给出了分布式目标跟踪控制律,并仅利用状态估计信息设计了事件触发函数,使无人机间通信与控制更新问题转换为判别触发函数的取值问题,同时设计了最小触发间隔系数,避免了可能存在的"Zeno行为";最后,以编队不同的运动模式对算法进行了仿真验证。研究结果表明:所提算法能使无人机编队在机间通信与控制更新次数明显减少的情况下跟踪上目标。