摘要：基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高,而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性,能够极大的提高系统吞吐量和处理数据速度,能够满足实时性的要求,因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式,将具有不同计算特点的任务分别在PS端(ARM)以及PL端(FPGA)实现,其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等,PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法,以及负责控制FPGA端的各个模块。最后,对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析,给出系统的硬件资源消耗及功耗,结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求,并且具备低功耗的特点。

摘要：针对永磁同步电机滑模控制中系统的全局渐进稳定性,设计了基于非线性滑模面的非奇异终端滑模速度环控制器,保证了系统有限时间的收敛,同时避免了系统的奇异问题,减小了系统的抖振,提高了系统的稳态精度。为了提高系统的抗干扰能力和控制精度,设计了扰动观测器,并将观测扰动值反馈到速度控制器中。针对位置传感器安全性、可靠性等问题,设计了滑模位置观测器,实现了位置信号的实时快速精确跟踪。仿真结果表明,提出的控制策略能够有效地提高系统的控制精度与响应速度,增强了系统的抗干扰能力。

摘要：无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)编队是一个复杂的非线性系统,四旋翼无人机虽然具有诸多优点,但是其动力学模型却是非线性、耦合、欠驱动的,并且物理约束、模型的不确定性以及外界干扰等因素会显著降低基于模型控制器的控制性能。因此,针对四旋翼的编队问题,提出了一种基于误差模型的多约束模型预测控制(model predictive control,MPC)策略。利用拉格朗日-欧拉公式建立无人机的三维空间(three-dimensional,3D)模型,并将四旋翼模型分为旋转子系统(rotational subsystem,RS)和平移子系统(translational subsystem,TS),分别针对2个子系统设计对应的多约束模型预测控制器,增广模型中嵌入了积分器,因此能够消除外部干扰引起的跟踪误差。相较于通常情况下的MPC(regular MPC,RMPC),文中所采用的经过修改的MPC(modified MPC,MMPC),通过对成本函数进行合理修改,不仅能够保证控制器在求解过程中子系统的渐近稳定性,也同时保证了闭环系统的稳定性。在此基础上,对以上算法进行了稳定性分析。仿真结果表明,MMPC不仅具有编队良好的路径跟踪能力,还能够保证在多约束和干扰存在的情况下,取得良好的控制性能。

摘要：针对带耦合电感的交错并联式双向DC-DC变换器,基于PWM+移相双自由度调制技术,在传统的降阶平均模型的基础上,提出了一种改进型降阶平均建模方法。新模型考虑了耦合电感的功率损耗、磁芯损耗,以及电路拓扑中电感、电容和开关管等元件的寄生参数,比传统模型更精确,能够反映变换器在宽频域范围内的动态性能。在此基础上,根据电压源负载和电阻负载的不同,分别设计了双闭环和三闭环控制器。将新旧2种模型进行理论分析和优势对比,通过一个1.5 kW的原理样机对所设计的控制器进行了实验验证。

摘要：随着空中加油技术的发展,自主空中加油(autonomous aerial refueling,AAR)成为未来战场上的重要技术,是具有前瞻性和挑战性的前沿课题。受油机和锥套之间的位置关系对于AAR十分重要,故此提出一种基于神经网络的锥套图像识别方法。针对硬件要求,使用以C语言为基础的YOLO网络作为初始网络,使其符合机载操作系统VxWorks的要求,可直接在嵌入式系统上运行。针对锥套的物理特点,设计了多维度的anchor box,优化了网络结构以适应锥套的多尺寸情况。针对识别结果漂移的问题,参考金字塔结构使用了多种大小的特征图,优化了网络的损失函数。测试结果表明,经过优化设计的卷积神经网络模型在锥套图像数据集上能够更准确、更快速地识别所需目标。

摘要：高超声速飞行器(hypersonic flight vehicle,HFV)大加速度运动、旋转导弹的高速转动和战斗机的大机动飞行等对捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)提出了更高的要求,只有在减小IMU(inertial measurement unit)测量误差的同时改进捷联惯导算法,才能在高动态大机动条件下实现高精度定位。传统的捷联惯导算法,在忽略Bortz方程高阶项后,通过构建圆锥误差补偿项完成高精度姿态解算。在大机动条件下补偿后的残差已不再是可以忽略的小量,激励出的算法误差已严重影响导航解算精度。为了提升大机动条件下的捷联惯导算法精度,用Legendre多项式作基完成角速度函数逼近,以四元数微分方程数值求解为核心,设计一种高精度SINS姿态解算。由于在推导过程中没有近似,在精确数值计算中实现了高阶圆锥误差补偿。在圆锥运动和大机动环境下进行姿态解算仿真,与目前精度最高的四次叉乘圆锥误差算法相比,新算法在圆锥运动下的误差不到其算法误差的1/3,在大机动条件下算法精度可以提升一个量级。基于Legendre多项式的高精度捷联惯导算法对未来高超音速飞行器精确定位、原子陀螺惯导系统研究以及捷联惯导算法设计都有一定的参考意义。

摘要：在卫星导航系统的矢量跟踪结构中,由于鉴别器的非线性,异常的电离层、对流层延迟或多路径等其他干扰造成的信号故障通过鉴别器输出会产生失真,使得在强噪声环境下较大偏差的故障难以被检出,导致矢量跟踪结构的导航定位结果不准确。针对该问题,提出了一种强噪声环境下的矢量跟踪信号故障检测算法。该算法对鉴别器输出失真的原因及影响进行了分析;为降低其影响设计了一种专用于信号故障检测的码鉴别器,它对跟踪通道中的码相位偏差具有更大的正相关响应范围,因而可以使故障检测算法对强噪声环境下的大偏差突变故障和缓变故障具有检测能力;采用三阶球面-径向容积准则对测试统计量及其方差进行估计。不同噪声环境下的突变和缓变故障检测仿真实验表明,提出的算法能保持对0.5码片以上偏差突变故障的可靠检测。同时对强噪声环境比如25~30 dBHz环境下的缓变故障也具有一定的检测能力。

摘要：考虑弹性飞机在风干扰作用下乘客乘坐舒适性降低,提出一种基于奇异摄动分解的乘坐品质控制方法。针对弹性客机动力学模型,采用奇异摄动理论将模型解耦为刚性慢变子系统和弹性快变子系统。考虑刚性子系统的附加时变扰动和气动不确定影响,设计干扰观测器估计扰动项并采用神经网络处理模型不确定性,将复合估计信息作为前馈补偿并结合俯仰角速率和法向过载跟踪误差反馈给出自适应鲁棒控制策略。针对弹性子系统设计非奇异终端滑模控制,实现振动主动抑制。综合刚弹子系统控制器设计形成弹性客机乘坐品质控制律,实现附加法向过载和弹性模态的快速抑制收敛。基于李雅普诺夫稳定性分析证明了系统的一致终值有界。仿真结果表明,在离散突风和大气紊流作用下所提出的控制方法能够降低客机关键位置处的附加法向过载,有效提升弹性客机乘坐品质。

摘要：针对复杂战场环境下无人集群任务规划所面临的高动态性、强不确定性以及多约束问题,提出一种基于动态联盟策略的分布式在线任务规划方法。描述无人机集群动态任务规划的典型场景,建立了异构无人机集群的多约束分布式任务规划数学模型;设计考虑集群动态拓扑约束的任务联盟组建策略,提出耦合Dubins航迹规划的改进蚁群算法,实现多约束强不确定动态任务规划问题的在线求解;构建异构无人机集群察打评一体的任务仿真场景,通过数字仿真以及虚实结合的半实物仿真技术验证所提出的策略和算法的有效性。研究结果表明:所提方法在动态任务规划过程中能够在损失较少任务完成时间的前提下可获得较优的系统效能,对于后续研究工作进一步走向工程化应用具有一定意义。

摘要：设计了一种新型内啮合S型齿轮,并对其接触特性进行了深入分析.基于S型齿廓插刀和加工运动关系,推导了新型内啮合S型齿轮齿面方程,并对内啮合S型齿轮副进行了干涉检查.通过修形曲面与标准齿面叠加的方法构造修形齿面,在此基础上运用Matlab编程计算修形齿轮的三维网格节点坐标.利用轮齿接触分析(TCA)和承载轮齿接触分析(LTCA)研究内啮合S型齿轮在不同修形量和不同误差下的几何接触特性和加载接触特性,并给出了计算实例.结果表明:设计的新型内啮合S型齿轮不产生根切和干涉等,工作齿面接触良好,可以实现正确啮合传动;齿向修形后,内啮合S型齿轮齿面载荷分布得到改善,误差敏感性降低.