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切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制 预览
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作者 刘流 梁晓 +2 位作者 张佳强 侯岳奇 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期996-1002,共7页
研究了在切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制问题。基于一致性控制理论,对具有2阶积分特性的无人机集群设计了构型变换控制协议,为使无人机集群能够实现特定构型变换并保持特定速度,在控制协议中引入编队参考向量。给出了在通... 研究了在切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制问题。基于一致性控制理论,对具有2阶积分特性的无人机集群设计了构型变换控制协议,为使无人机集群能够实现特定构型变换并保持特定速度,在控制协议中引入编队参考向量。给出了在通信拓扑切换情况下无人机集群实现特定构型变换并保持特定速度的充分必要条件。在通信拓扑图保持连通的条件下,利用Lyapunov稳定性理论证明了无人机集群系统稳定性,并利用代数黎卡提方程理论给出了控制协议中参数矩阵的设计方法。数值仿真结果验证了所设计的控制协议有效性。 展开更多
关键词 无人机 集群系统 切换通信拓扑 构型变换 控制协议
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航空集群构型控制及其演化方法
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作者 梁晓 +1 位作者 张佳强 柏鹏 《中国科学:技术科学》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期277-287,共11页
基于交感网络的适应性能力涌现是航空集群的基本特征,其构型控制与演化是产生适应性能力涌现的关键.根据航空集群构型演化与控制的基本原则和需求,将航空集群构型控制组织结构分为任务层、决策层、执行层,提出基于事件触发-规则驱动的... 基于交感网络的适应性能力涌现是航空集群的基本特征,其构型控制与演化是产生适应性能力涌现的关键.根据航空集群构型演化与控制的基本原则和需求,将航空集群构型控制组织结构分为任务层、决策层、执行层,提出基于事件触发-规则驱动的构型演化机制;针对航空集群以实现面向任务的适应性能力涌现为目标的构型设计准则,提出将复杂任务按照能力需求分解为原子任务;以航空集群协同反隐身、无源定位、空战攻击为例,分析航空集群典型能力-构型的映射关系,结果表明,不同的构型将涌现出不同类型和层次的能力;基于多智能体系统一致性理论设计了航空集群构型生成与保持控制协议.最后,通过仿真和搭建航空集群作战演示验证系统,对所提出的理论结果进行了验证. 展开更多
关键词 航空集群 能力涌现 构型控制 构型演化 事件触发 规则驱动
群目标侦察航迹规划方法 预览 被引量:2
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作者 朱创创 梁晓 +1 位作者 景晓年 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2018年第1期47-51,共5页
针对群目标侦察中的航迹规划问题,提出先采用聚类算法将目标群分成若干个子目标群,然后采用分层规划方法进行求解。第1层为目标群之间的路径规划,将问题转化为多旅行商问题并采用遗传算法求解确定最短航迹;第2层为子目标群内部的航... 针对群目标侦察中的航迹规划问题,提出先采用聚类算法将目标群分成若干个子目标群,然后采用分层规划方法进行求解。第1层为目标群之间的路径规划,将问题转化为多旅行商问题并采用遗传算法求解确定最短航迹;第2层为子目标群内部的航迹规划,由于传感器通常是以一定宽度进行扫掠式侦察,因此,首先用Delaunay三角剖分算法求出包含子群内所有目标的最小凸多边形,再利用区域覆盖扫掠算法求出凸多边形内机动次数少、路径最短的航迹。仿真结果表明,所设计的航迹规划方法能够实现群目标侦查中无人机的航迹规划,证明了模型的可行性和算法的有效性。 展开更多
关键词 群目标 分层规划 旅行商问题 DELAUNAY三角剖分算法 区域覆盖扫掠算法
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多智能体系统离散时间一致性问题中的参数设计 被引量:1
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作者 柏鹏 +2 位作者 梁晓 张佳强 王维佳 《控制与决策》 CSCD 北大核心 2018年第8期1455-1460,共6页
研究二阶多智能体系统在固定、有向通信拓扑条件下的离散时间一致性问题.针对每个智能体,采用基于速度、位置的分布式控制协议,分析速度、位置增益系数以及采样周期等参数对系统一致性的影响.结果表明,要实现二阶多智能体系统的一致性控... 研究二阶多智能体系统在固定、有向通信拓扑条件下的离散时间一致性问题.针对每个智能体,采用基于速度、位置的分布式控制协议,分析速度、位置增益系数以及采样周期等参数对系统一致性的影响.结果表明,要实现二阶多智能体系统的一致性控制,在保持个体之间通信拓扑有生成树的同时,控制协议中的各个参数还必须满足一定的约束条件.系统拉普拉斯矩阵的特征值和采样周期对系统能否实现渐近一致起到了关键的作用.最后,给出一致性控制中参数设计的一种可行方法,并通过仿真对理论分析的正确性进行验证. 展开更多
关键词 多智能体系统 一致性 分布式控制 参数设计 通信拓扑
无人机集群编队控制演示验证系统
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作者 朱创创 梁晓 +2 位作者 张佳强 刘流 《北京航空航天大学学报》 CSCD 北大核心 2018年第8期1739-1747,共9页
为验证无人机集群编队控制算法在实际环境中的有效性,基于四旋翼无人机平台和双数据链、双地面站冗余设计,搭建了分布式控制的无人机集群编队控制演示验证系统。基于分层控制和封装的思想,将无人机控制系统分为执行层和决策层。执行层采... 为验证无人机集群编队控制算法在实际环境中的有效性,基于四旋翼无人机平台和双数据链、双地面站冗余设计,搭建了分布式控制的无人机集群编队控制演示验证系统。基于分层控制和封装的思想,将无人机控制系统分为执行层和决策层。执行层采用PIX自驾仪进行封装,只需修改自驾仪参数,不需针对不同无人机平台开发相应的控制策略,就能实现对异构集群的控制。需要验证不同的编队控制算法时,只需对决策层的控制算法进行修改即可,使系统具有较强的适应性和扩展性。演示验证系统采用双地面站和数据链,可实现在多种网络拓扑或通信失败情况下的无人机集群控制,具有较高的稳定性和安全性。应用领导-跟随协同编队控制算法,验证了本文演示验证系统的功能和性能。 展开更多
关键词 无人机集群 编队控制 分布式控制 演示验证系统 飞行试验
无人机集群自组织避障建模与控制策略研究 被引量:1
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作者 朱创创 梁晓 +3 位作者 孙强 李野 王庆 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2018年第1期46-51,共6页
针对无人机集群自组织避障问题,在集群系统认知模型的基础上,采用自下而上的建模方法,对单个个体建立变系数控制器,包括一致性运动模块和避障模块。借鉴地球偏转力原理增加了回转力作用,以克服人工势场法存在的振荡和极小值问题。在此... 针对无人机集群自组织避障问题,在集群系统认知模型的基础上,采用自下而上的建模方法,对单个个体建立变系数控制器,包括一致性运动模块和避障模块。借鉴地球偏转力原理增加了回转力作用,以克服人工势场法存在的振荡和极小值问题。在此基础上,针对所有个体和部分个体能感知障碍物的情况,分别提出自组织避障的控制策略,实现了集群自组织避障。仿真结果表明,所建立的模型和控制方法是有效的。 展开更多
关键词 无人机集群 自组织 避障
考虑速度约束的无人机Dubins路径规划 预览 被引量:1
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作者 刘流 梁晓 +1 位作者 朱创创 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2018年第12期50-54,58共6页
针对目前关于Dubins路径的研究未考虑速度约束的情况,根据Dubins路径的特点,提出了速度控制算法实现无人机对Dubins路径的有效跟踪。首先为无人机生成满足要求的Dubins路径,随后采用速度控制方法对无人机跟踪Dubins路径进行控制,并通过... 针对目前关于Dubins路径的研究未考虑速度约束的情况,根据Dubins路径的特点,提出了速度控制算法实现无人机对Dubins路径的有效跟踪。首先为无人机生成满足要求的Dubins路径,随后采用速度控制方法对无人机跟踪Dubins路径进行控制,并通过设置虚拟位姿点的方法,使无人机完成速度大小的调整,以期望速度大小到达任务点,实现了无人机在路程、速度约束条件下的运动控制。最后利用四旋翼无人机平台进行了飞行验证,实验及仿真结果表明了该方法简便可行,易于实现。 展开更多
关键词 无人机 Dubins路径 速度控制 飞行验证
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基于固定时间一致性的无人机集群构型变换 预览 被引量:2
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作者 梁晓 刘流 +2 位作者 史振庆 任宝祥 《系统工程与电子技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期1506-1512,共7页
针对无人机集群需要在指定时间内完成构型变换的情况,研究了具有一阶积分特性的无人机集群构型变换固定时间一致性控制问题。基于一致性方法设计了编队控制协议,引入编队参考向量,并通过构造Lyapunov函数,证明了在通信拓扑连通条件下无... 针对无人机集群需要在指定时间内完成构型变换的情况,研究了具有一阶积分特性的无人机集群构型变换固定时间一致性控制问题。基于一致性方法设计了编队控制协议,引入编队参考向量,并通过构造Lyapunov函数,证明了在通信拓扑连通条件下无人机集群系统能够实现固定时间一致性并完成期望构型变换。以四旋翼无人机为基础搭建实验验证系统,并进行二维飞行验证,实验结果证明了本文所提方法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 构型变换 固定时间 一致性 飞行验证
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筋条参数对复合材料加筋壁板剪切承载能力的影响 预览 被引量:3
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作者 尚柏林 +1 位作者 常飞 张亚豪 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期49-52,共4页
通过对飞机上大量使用的复合材料加筋壁板进行剪切试验,得到了不同筋条间距和腹板高度下加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷,分析了筋条间距和腹板高度对加筋壁板剪切承载能力的影响。结果表明:随着筋条间距增大,加筋壁板由局部屈曲变为整... 通过对飞机上大量使用的复合材料加筋壁板进行剪切试验,得到了不同筋条间距和腹板高度下加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷,分析了筋条间距和腹板高度对加筋壁板剪切承载能力的影响。结果表明:随着筋条间距增大,加筋壁板由局部屈曲变为整体屈曲,屈曲载荷和破坏载荷均逐渐减小;随着腹板高度增大,加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷均增大,当腹板高度达到35mm时则基本不再变化,分别保持在425kN和775kN左右。 展开更多
关键词 复合材料 加筋壁板 剪切载荷 屈曲载荷 破坏载荷
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一种求解兰姆波特征方程的改进方法 预览
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作者 尚柏林 张亚豪 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2015年第8期101-105,共5页
针对Rayleigh-Lamb波动方程求解过程中存在分母为零和正切函数间断点的问题,对原有求解方法和解的数据存储结构进行了改进,并使用该改进方法绘制了单层铝合金板中兰姆波的相速度和群速度频散曲线。通过与实验结果进行对比,验证了方法的... 针对Rayleigh-Lamb波动方程求解过程中存在分母为零和正切函数间断点的问题,对原有求解方法和解的数据存储结构进行了改进,并使用该改进方法绘制了单层铝合金板中兰姆波的相速度和群速度频散曲线。通过与实验结果进行对比,验证了方法的合理性和正确性。仿真分析结果表明,改进的求解方法在不增加其他约束的情况下,减小了数学分析的难度,降低了程序设计的复杂程度,节约了程序运行时间;改进的数据存储结构可以根据工程需要方便地绘制指定模式的频散曲线,对基于兰姆波的主动结构健康监测系统研究中激励信号中心频率的选取也有一定的指导作用。 展开更多
关键词 兰姆波 频散曲线 健康监测 损伤定位
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未知环境下无人机集群协同区域搜索算法
11
作者 侯岳奇 梁晓 +1 位作者 刘流 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期347-356,共10页
针对无人机集群在无先验信息的未知环境中协同搜索的问题,提出了一种以覆盖率为实时搜索奖励的无人机集群协同区域搜索算法。首先建立覆盖分布地图(CDM)来描述任务环境,并采用Hadamard积实现CDM的快速更新,继而基于CDM计算覆盖率来定量... 针对无人机集群在无先验信息的未知环境中协同搜索的问题,提出了一种以覆盖率为实时搜索奖励的无人机集群协同区域搜索算法。首先建立覆盖分布地图(CDM)来描述任务环境,并采用Hadamard积实现CDM的快速更新,继而基于CDM计算覆盖率来定量描述实时搜索效果。将无人机集群视为一个控制系统,基于分布式模型预测控制理论建立系统的预测模型,并将预测周期内最大覆盖率增量设为奖励函数,采用差分进化算法进行求解,得到最优解作为系统的最优输入。仿真结果表明,所提算法能够对区域进行覆盖搜索,在出现突发情况时,覆盖率远高于平行搜索方法。 展开更多
关键词 未知环境 无人机集群 协同搜索 HADAMARD积 覆盖率 分布式模型预测控制
自主飞行无人机地理围栏算法设计与实现 预览
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作者 付其喜 梁晓 +2 位作者 张佳强 周万银 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期167-175,共9页
为提高无人机飞行的安全性,提出了一种自主飞行的无人机地理围栏算法。首先,通过对原始地理围栏缩放并进行顶角平滑与自相交检测处理,提出一种对凹凸地理围栏普遍适用的地理围栏预控制层生成算法;然后,在传统射线法的基础上加入缓冲距... 为提高无人机飞行的安全性,提出了一种自主飞行的无人机地理围栏算法。首先,通过对原始地理围栏缩放并进行顶角平滑与自相交检测处理,提出一种对凹凸地理围栏普遍适用的地理围栏预控制层生成算法;然后,在传统射线法的基础上加入缓冲距离以解决交点数误判问题,利用改进的射线法进行地理围栏越界探测,且针对存在越界危险的无人机设计了一种越界航点重规划方法及相应的边界保持自主控制控制律;最后,利用四旋翼无人机搭建的实验系统进行了验证。仿真及实验结果表明:无人机能够在避免地理围栏越界的基础上尽可能小地修正原飞行路径,证明提出的地理围栏算法有效,能够保证自主飞行的无人机在地理围栏内的飞行安全。 展开更多
关键词 地理围栏 无人机 预控制层生成算法 越界探测 边界保持自主控制
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