摘要：从攻击者的角度探讨信息物理系统(Cyber-physical system,CPS)中隐蔽虚假数据注入(False data injection,FDI)攻击的最优策略.选取Kullback-Leibler(K-L)散度作为攻击隐蔽性的评价指标,设计攻击信号使得攻击保持隐蔽且最大程度地降低CPS远程状态估计的性能.首先,利用残差的统计特征计算远程状态估计误差协方差,将FDI最优策略问题转化为二次约束优化问题.其次,在攻击隐蔽性的约束下,运用拉格朗日乘子法及半正定规划推导出最优策略.最后,通过仿真实验验证所提方法与现有方法相比在隐蔽性方面具有显著优势.

摘要：信息物理系统(cyber-physical system, CPS)的开放性和无线传感器的普及,使得CPS受到窃听攻击的风险加剧,因此CPS隐私保护成为亟待解决的重要问题.本文针对窃听攻击下CPS中的隐私保护问题利用远程状态估计的方法,设计了一种将传输调度与噪声注入相结合的传感器传输策略.该策略允许传感器在发送数据包和保持静默间选择,并在发送数据时以一定概率传输噪声以混淆数据.本文引入开环预测的概念作为系统基准,构建合法用户与窃听者的马尔可夫链模型,推导出期望稳态估计误差协方差,确定了噪声传输概率的范围.本文优化合法用户和窃听者估计误差协方差的负线性组合,达到最小化合法用户的误差并使得窃听者的误差保持在开环估计之上的效果,以此实现隐私保护和能量管理的平衡.此外,本文证明了所提方案具有阈值结构,并通过基于动态规划的算法在仿真环境下对算法进行验证与分析.

摘要：以仿鸟扑翼飞行器自主起降技术为主要研究对象,首先通过文献调研重点分析了自然界鸟类起降方式。然后分析了国内外仿鸟扑翼飞行器自主起降技术的研究现状,并对垂直起降技术、弹跳起降技术、滑跑起降技术和滑翔起降技术进行了阐述,对相关的关键科学问题进行了梳理。最后对仿鸟扑翼飞行器自主起降技术未来的发展趋势和研究内容进行了展望。

摘要：本文针对航空发动机风扇叶片鸟撞问题的数值模拟方法研究,提出了一种考虑有限单元自适应生成的多分辨率SPH-FEM耦合方法。首先,新方法通过在FEM单元内部插值点处设置一组背景粒子,克服了传统SPH-FEM耦合方法在耦合界面处对模型离散尺度的一致性要求;其次,新方法在传统有限元算法的基础上加入单元自适应生成算法和无反射边界条件,将计算过程中对模型所有单元的求解转变为对关键区域的部分单元进行求解,降低了计算成本。文章应用所建立的新耦合方法开展了多结构鸟体撞击航空发动机风扇叶片的数值模拟研究,分析了撞击的动态响应,揭示了叶片受鸟撞过程的损伤机理,对航空发动机风扇叶片抗鸟撞设计和提高飞行安全性具有重要意义。

摘要：为快速评估扑翼飞行器的航时,便于针对不同扑动翼进行动力系统设计与优化,逐步减少实物验证与试飞,加快扑翼飞行器的研制,基于实验数据参数辨识的方法建立了包含直流无刷电机、电调(ESC)、锂电池和扑动机构等扑翼飞行器动力系统组件的动态模型,其中电机模型相对误差小于10%,锂电池动态模型相对误差小于6%;提出了一种基于风洞试验气动数据和功率数据的扑动轴瞬时气动载荷半经验高精度建模方法,解决了气动载荷测量较为困难的问题,模型确定系数大于0.89;集成以上模型后的扑翼飞行器仿真系统还包含扑动翼周期平均气动模型、平尾气动模型和纵向控制模型,确保仿真在动态配平状态下进行,可进行全任务剖面航时仿真,航时仿真与实际试飞结果相比误差小于3%。集成的扑翼飞行器仿真系统采用模块化建模思想,各模型参数独立可调,能进一步应用于扑翼飞行器多学科优化等研究。

摘要：基于分布式电推进飞行器创新性发展理念,以螺旋桨滑流耦合下机翼气动效率最优为目标开展螺旋桨诱导流场重构设计研究。首先,通过构建基于动量源方法的准定常数值模拟技术,建立了螺旋桨桨盘载荷分布与诱导流场特性之间的联系;然后,基于对螺旋桨桨盘气动载荷分布曲线的参数化控制,提出了螺旋桨诱导流场重构优化设计思想及设计方法;最后,通过相关设计结果的对比分析验证了所提出螺旋桨诱导流场重构设计思想及设计方法的有效性和可靠性。结果表明:与等拉力最小诱导损失螺旋桨相比较,基于所提出诱导流场重构设计思想设计得到的螺旋桨最优气动载荷分布耦合下的机翼气动效率得到显著改善,在本文设计状态下,机翼翼段计算升力相对提高10.40%,计算阻力相对降低7.05%,计算升阻比相对增大18.77%。

摘要：在未知干扰条件下,针对欠驱动、非线性的四旋翼无人机群编队控制问题,提出了一种抗干扰的固定时间编队控制方法。首先,设计分布式固定时间滑模估计器,在仅有部分无人机获取到期望轨迹的条件下,每架无人机都能快速估计出自己的期望位置信息。其次,引入固定时间干扰观测器用于估计未知的复合干扰,使无人机能够生成干扰估计值以抵消复合干扰对其带来的影响。然后,在无人机的位置层与控制层设计固定时间滑模控制器,实现对期望轨迹的跟踪,所给出的方法能够满足姿态稳定收敛。最后,数值仿真验证了所提出方法的有效性。

摘要：为了探究多因素耦合作用对甲烷爆炸特性的影响,采用1.2 L圆柱形爆炸装置,结合自主设计和搭建的可燃气体爆炸试验平台,从最大爆炸压力的角度分析了不同当量比φ(0.6~1.4)、初始温度T0(25~200℃)和初始压力p0(0.1~0.5 MPa)耦合条件对甲烷爆炸特性的影响规律。在此基础上,基于实验获得的最大爆炸压力数据,利用1stOpt构建了甲烷最大爆炸压力与当量比、初始温度和初始压力的非线性回归预测模型。结果表明:在初始温度和初始压力耦合作用下,初始压力越高,初始温度对最大爆炸压力的影响越大;初始温度越高,初始压力对最大爆炸压力的影响越小。在初始压力和当量比耦合作用下,在研究的实验条件范围内,当φ1.2时,初始压力越高,最大爆炸压力的变化越显著。在初始温度和当量比耦合作用下,在实验条件范围内,当φ>1.15时,初始温度越高,最大爆炸压力的变化越显著。此外,通过将基于1stOpt预测模型的预测结果与实验测试结果相比较,发现二者之间的相对误差均小于10%,表明该预测模型具有较高的精度和适应性。

摘要：针对多无人机动态目标协同搜索问题,提出一种组合差分进化无人机协同搜索航迹规划方法.建立动态目标协同搜索环境信息图模型及无人机运动模型.基于改进差分蝙蝠算法和自适应差分进化算法,设计基于种群数量自适应分配的组合框架,将差分进化算法中的变异、交叉和选择机制引入蝙蝠算法,构建组合差分进化算法的协同搜索算法,并对无人机动态目标协同搜索的航迹进行优化.针对待搜索目标轨迹随机多变且具有规避侦察特性的现实场景,建立可回访数字信息图和自适应目标搜索增益函数,从而提高无人机对动态目标的捕获能力.最后,通过仿真结果验证所提出的无人机动态目标协同搜索算法的有效性.

摘要：针对带有多个领航者与跟随者的欠驱动四旋翼无人机群系统,提出了一种分布式分层编队合围控制方法。设计分层分布式有限时间滑模估计器,实现在仅有部分领航者获取到期望轨迹的条件下,每架无人机都能生成其满足控制需求的估计位置信息。针对六自由度欠驱动四旋翼无人机模型的特点,提出一种无人机位置层和姿态层的分层控制方法,实现了无人机对所生成的估计位置的跟踪控制,该方法采用高阶导数逼近算法,防止在求解期望角速度的过程中出现微分爆炸。所提方法能在满足姿态稳定收敛的条件下实现有效的编队合围控制。通过数值仿真验证了所提方法的有效性。