利用前视和测高声呐的UUV地形跟踪动态路径生成方法

1

作者 陈涛 万首 《水下无人系统学报》 2024年第2期304-310,共7页

保持对海底地形的定高跟踪航行是无人水下航行器(UUV)执行海洋勘测和水下目标搜索任务时常采用的一种运动形式,其核心是UUV如何对未知起伏的海底地形进行实时探测,并基于探测信息在线、动态地生成跟踪路径,以实现对地形的定高跟踪航行,... 保持对海底地形的定高跟踪航行是无人水下航行器(UUV)执行海洋勘测和水下目标搜索任务时常采用的一种运动形式,其核心是UUV如何对未知起伏的海底地形进行实时探测,并基于探测信息在线、动态地生成跟踪路径,以实现对地形的定高跟踪航行,同时避免与地形发生碰撞。针对上述问题,提出了一种基于前视声呐探测地形信息、基于多项式拟合动态生成跟踪路径的方法。首先,UUV利用前视声呐对海底地形进行实时探测,对获得的地形探测数据进行仿射处理后,得到具有离散特性的定高仿射数据。然后,采用基于最小二乘准则的三次多项式方法对仿射数据进行拟合,生成基于多项式函数描述的UUV地形跟踪航行路径。最后,设计了一种包含声呐探测、数据仿射、路径生成和跟踪控制的动态执行框架,实现UUV的实时地形跟踪航行任务。文中所提出的跟踪路径生成和动态执行框架通过对典型的海底“上坡”地形和“山地”地形跟踪的仿真验证,证明了其有效性和可行性。 展开更多

关键词 无人水下航行器 海底地形跟踪 动态路径 前视声呐 多项式拟合

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基于自抗扰的自主水下航行器地形跟踪控制 被引量：7

2

作者 万磊 张英浩 +1 位作者 孙玉山 李岳明 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1943-1948,共6页

为保证自主水下航行器在进行地形跟踪任务时,可以更好地抵抗外界环境及自身信号传输的干扰作用,提出一种基于自抗扰控制技术的地形跟踪控制方法,可以将地形跟踪转化为水下机器人的纵倾控制,并设计有运动保护机制。在仿真实验中,利用所... 为保证自主水下航行器在进行地形跟踪任务时,可以更好地抵抗外界环境及自身信号传输的干扰作用,提出一种基于自抗扰控制技术的地形跟踪控制方法,可以将地形跟踪转化为水下机器人的纵倾控制,并设计有运动保护机制。在仿真实验中,利用所设计方法,进行了三维运动仿真,模拟了机器人从水面到水下完成地形跟踪任务的全过程,并与基于PID控制方法的控制器进行比较。结果表明,基于自抗扰控制技术的地形跟踪控制方法能够准确完成预定任务,同时,相比于基于PID的跟踪方法,能够更有效地抑制干扰所造成的超调和震颤等现象,具有更优的控制效果。 展开更多

关键词 控制科学与技术 自主水下航行器 地形跟踪控制 自抗扰控制方法

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基于神经网络的欠驱动水下机器人地形跟踪控制 被引量：7

3

作者 段海庆 贾鹤鸣 +1 位作者 周佳加 杨鑫 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第A01期203-207,共5页

为实现欠驱动自治水下机器人(AUV)的精确地形跟踪控制,设计了一种自适应神经网络控制器.采用径向基神经网络估计时变水动力阻尼引起的AUV模型不确定部分和外界海流干扰,设计自适应学习律来实现神经网络权值的最优估计.基于李雅普诺夫稳... 为实现欠驱动自治水下机器人(AUV)的精确地形跟踪控制,设计了一种自适应神经网络控制器.采用径向基神经网络估计时变水动力阻尼引起的AUV模型不确定部分和外界海流干扰,设计自适应学习律来实现神经网络权值的最优估计.基于李雅普诺夫稳定性理论分析了跟踪控制系统的稳定性,设计的控制器可以使闭环误差系统渐近稳定且系统状态有界.仿真实验中选择实际测量得到的期望随机真实地形进行跟踪实验,并且要求AUV相对地形保持一个恒定的高度偏差.结果表明,该控制方法可以有效地降低模型非线性和不确定性引起的扰动,具有较高的跟踪精度,满足实际工程需求. 展开更多

关键词 欠驱动自治水下机器人 地形跟踪控制 神经网络 李雅普诺夫稳定性

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基于积分滑模的欠驱动UUV地形跟踪控制 被引量：5

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作者 严浙平 于浩淼 +1 位作者 李本银 周佳加 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期701-706,共6页

针对参数摄动以及外界环境扰动条件下欠驱动水下无人航行器(UUV)地形跟踪控制任务,提出了一种基于反步法(Backstepping)和积分滑模控制方法(ISMC)的地形跟踪控制策略。首先,利用航行器的运动学特性以及局部Serret-Frenet坐标系,建立UUV... 针对参数摄动以及外界环境扰动条件下欠驱动水下无人航行器(UUV)地形跟踪控制任务,提出了一种基于反步法(Backstepping)和积分滑模控制方法(ISMC)的地形跟踪控制策略。首先,利用航行器的运动学特性以及局部Serret-Frenet坐标系,建立UUV地形跟踪误差方程。然后,分别采用反步法和ISMC设计运动学控制(制导律)和动力学控制器。利用有限时间稳定性理论证明该地形跟踪控制策略作用下的闭环运动系统为全局有限时间收敛的。仿真结果表明,所提出的地形跟踪控制策略可以有效地实现地形跟踪任务,并且对于参数摄动以及外界干扰具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 欠驱动UUV 地形跟踪 参数摄动 有限时间稳定 积分滑模控制 反推法

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巡航导弹最优地形跟踪H_∞控制器设计 被引量：3

5

作者 黄显林 周建锁 王永富 《航天控制》 CSCD 北大核心 1999年第1期29-35,共7页

设计了一种最优地形跟踪控制系统，它可以权衡巡航导弹的撞地概率与控制作用之间的关系。基于Ｈ∞优化理论的二自由度控制器由两个控制器组成，既实现鲁棒稳定的反馈控制器和提供良好跟踪性能的前馈控制器。对各信号的权函数选取后，仿... 设计了一种最优地形跟踪控制系统，它可以权衡巡航导弹的撞地概率与控制作用之间的关系。基于Ｈ∞优化理论的二自由度控制器由两个控制器组成，既实现鲁棒稳定的反馈控制器和提供良好跟踪性能的前馈控制器。对各信号的权函数选取后，仿真结果表明此Ｈ∞二自由度控制器具有良好的跟踪特性，干扰和噪声抑制特性。 展开更多

关键词 巡航导弹 地形跟踪 优化 H∞控制器

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基于H_∞优化的地形跟踪鲁棒控制器设计 被引量：2

6

作者 黄显林 周建锁 +1 位作者 赵永闯 裴润 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第2期114-117,共4页

研究了一个带参考模型的单自由度和二自由度控制器 ,考虑其性能指标在模型匹配、系统性能和鲁棒性需求方面取折衷 ,从而选取适当的加权函数 .将提出的控制器应用于巡航导弹地形跟踪控制 ,研究了系统鲁棒稳定性 .

关键词 鲁棒控制 巡航导弹 地形跟踪控制 H∞优化 设计

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模糊预测控制在地形跟踪中的应用 被引量：1

7

作者 崔祜涛 孙兆伟 +1 位作者 耿云海 杨涤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第5期108-110,114,共4页

将模糊控制和非线性预测线结合起来，提出了模糊测控制律，该控制律利用恰当的函数展开预测非线性连续系统的响应，通过系统响应误差及其变化率的模糊变量确定性能测量值，由控制决策给出控制量．在巡航弹地形跟踪应用中的结果表明，模... 将模糊控制和非线性预测线结合起来，提出了模糊测控制律，该控制律利用恰当的函数展开预测非线性连续系统的响应，通过系统响应误差及其变化率的模糊变量确定性能测量值，由控制决策给出控制量．在巡航弹地形跟踪应用中的结果表明，模糊预测控制律具有精确的跟踪性能． 展开更多

关键词 预测控制 模糊控制 地形跟踪 巡航式导弹

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地形导航中的3D地形跟踪方法 被引量：1

8

作者 王广君 陈欣 +2 位作者 田金文 明德烈 柳健 《电波科学学报》 EI CSCD 2002年第6期609-613,619,共6页

地形跟踪技术是飞行器自动导航的基础。激光成像雷达可以高精度实时获取前视距离像和 3D地形图 ,从激光成像雷达所成前视距离像中可以识别飞行器前下方的地形 (包括障碍物 ) ,从而为飞行器自动地形跟踪提供基础。在飞行器惯性作用下 ,... 地形跟踪技术是飞行器自动导航的基础。激光成像雷达可以高精度实时获取前视距离像和 3D地形图 ,从激光成像雷达所成前视距离像中可以识别飞行器前下方的地形 (包括障碍物 ) ,从而为飞行器自动地形跟踪提供基础。在飞行器惯性作用下 ,研究了飞行器自动障碍物回避方法 ,推导了飞行器与规划航迹之间的 3D空间关系。以飞行器自动障碍物回避为基础 ,建立了飞行器沿规划航迹飞行的地形跟踪方程。在参考地形图上进行了仿真实验 ,结果表明 ,3D地形跟踪方法 。 展开更多

关键词 激光成像雷达 导航 地形跟踪 障碍物回避 前视距离像 飞行器 3D地形图

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基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避技术 被引量：1

9

作者 王长青 徐骋 冀华 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期1018-1022,共5页

地形跟踪/地形回避是新一代低空突防技术,能充分利用地形掩蔽提高飞行器的生存能力。提出了基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避技术。给出了系统原理、组成与结构。分析和研究了基于前视图像序列的障碍物实时探测技术,给出了具体... 地形跟踪/地形回避是新一代低空突防技术,能充分利用地形掩蔽提高飞行器的生存能力。提出了基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避技术。给出了系统原理、组成与结构。分析和研究了基于前视图像序列的障碍物实时探测技术,给出了具体的障碍物提取算法和障碍物轮廓尺寸距离解算方法。在此基础上研究了基于障碍物探测的实时地形跟踪/地形回避策略,组成了完整的基于序列红外图像探测的地形跟踪/地形回避控制系统,具有良好的应用前景。 展开更多

关键词 红外探测 序列图像 障碍物提取 地形跟踪 地形回避

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巡航导弹地形跟踪 Wiener-Hopf 最优控制器设计研究 被引量：1

10

作者 李冬梅 刘俊强 胡恒章 《航天控制》 CSCD 北大核心 1998年第3期30-35,共6页

为了提高巡航导弹的生存能力，使其能够跟踪地形起伏飞行，提出了用二自由度Ｗｉｅｎｅｒ－Ｈｏｐｆ最优化方法设计地形跟踪控制器。仿真结果表明，该方法具有良好的跟踪性能。另外，针对反馈通道气压式高度表的延迟问题，提出了气压—... 为了提高巡航导弹的生存能力，使其能够跟踪地形起伏飞行，提出了用二自由度Ｗｉｅｎｅｒ－Ｈｏｐｆ最优化方法设计地形跟踪控制器。仿真结果表明，该方法具有良好的跟踪性能。另外，针对反馈通道气压式高度表的延迟问题，提出了气压—惯性方案，并进行了仿真验证。 展开更多

关键词 最佳控制 控制器 地形跟踪 巡航导弹

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光学前视在巡航导弹地形跟踪中的应用与仿真 被引量：1

11

作者 党宏涛 张胜修 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第2期71-73,共3页

针对某巡航导弹地形跟踪的高精度测高问题,文中采用适应角法的光学前视系统,以减少传统高度表法的飞行高度测量误差。仿真计算表明,该方法可以有效降低巡航导弹在丘陵和山区的飞行高度,提高地形跟踪的能力。

关键词 光学前视 地形跟踪 巡航导弹

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用于地形跟踪回避的一种最佳路径算法 被引量：1

12

作者 宋景唯 钟旻 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期467-470,共4页

提出了一套用于数字地形图中求取最佳路径的算法。算法的核心是改进的动态规划算法，同时还用到图像和图形处理中的一些算法，如图像的膨胀，图形的扫描线转换。分析了算法的计算复杂度，包括时间和空间复杂度。该算法的适应性和稳定性... 提出了一套用于数字地形图中求取最佳路径的算法。算法的核心是改进的动态规划算法，同时还用到图像和图形处理中的一些算法，如图像的膨胀，图形的扫描线转换。分析了算法的计算复杂度，包括时间和空间复杂度。该算法的适应性和稳定性较好，在大多数的情况下能给出符合实际的结果算法还加入了最大爬升角和最小转弯半径这两个飞机机动参数。作为一套完整的考虑飞机机动参数的算法，具有高效稳定和符合实际的特点。 展开更多

关键词 电子地形图 地形跟踪回避 最佳路径 动态规划

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非线性预测控制在巡航弹地形跟踪上的应用

13

作者 崔祜涛 王炳全 +1 位作者 耿云海 杨涤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期111-114,共4页

运用非线性连续预测控制方法,设计了巡航弹地形跟踪控制器,提出了预测跟踪误差和踉踪误差率线性组合的性能指标,通过使性能指标最小,产生最优非线性反馈控制律。结果表明,该控制器不仅具有精确的跟踪性能而且具有良好的鲁棒性。

关键词 非线性预测控制 地形跟踪 轨迹规划 巡航导弹

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旋翼飞机地形跟踪操纵预测引导指示信号综合

14

作者 王亮 王占林 林艳芝 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第3期309-311,共3页

从提高驾驶员操纵控制飞机的跟随性能和减轻驾驶员的操纵负担出发 ,提出了预测引导指示信号综合的结构和实现方法 ,其特点是驾驶员能够只需采取增益加延时的操纵控制特性 ,在预测决策操纵指示的引导下完成高性能的飞机跟踪控制任务 .通... 从提高驾驶员操纵控制飞机的跟随性能和减轻驾驶员的操纵负担出发 ,提出了预测引导指示信号综合的结构和实现方法 ,其特点是驾驶员能够只需采取增益加延时的操纵控制特性 ,在预测决策操纵指示的引导下完成高性能的飞机跟踪控制任务 .通过旋翼飞机变空速地形跟踪任务的指示信号综合研究 。 展开更多

关键词 飞行指引仪 飞行控制 地形跟踪 广义预测控制 耦合干扰

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地形跟踪的模糊预测控制

15

作者 崔祜涛 耿云海 +1 位作者 曲东升 杨涤 《现代防御技术》 1998年第3期43-47,共5页

将模糊控制和广义预测结合起来，提出了模糊预测控制律，该控制律利用系统的动态模型预测系统未来的输出，通过预测误差及其变化率的模糊变量确定性能测量值，由控制决策给出控制量，在巡航弹地形跟踪应用中的结果表明，模糊预测控制律... 将模糊控制和广义预测结合起来，提出了模糊预测控制律，该控制律利用系统的动态模型预测系统未来的输出，通过预测误差及其变化率的模糊变量确定性能测量值，由控制决策给出控制量，在巡航弹地形跟踪应用中的结果表明，模糊预测控制律具有精确的跟踪性能。 展开更多

关键词 预测控制 模糊控制 地形跟踪 轨迹跟踪 飞行器

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直升机贴地飞行地形跟踪控制器的广义预测控制方法

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作者 孙向春 曹义华 +1 位作者 李栋 陈科 《直升机技术》 2004年第1期14-18,共5页

本文采用广义预测控制(GPC)方法设计了直升机贴地飞行地形跟踪器。该方法通过最小化预测跟踪误差与预测控制增量的加权二次型性能指标来产生最优控制输入。本文在多输入/多输出飞行轨迹控制系统中采用单输入/单输出(SISO)广义预测算法... 本文采用广义预测控制(GPC)方法设计了直升机贴地飞行地形跟踪器。该方法通过最小化预测跟踪误差与预测控制增量的加权二次型性能指标来产生最优控制输入。本文在多输入/多输出飞行轨迹控制系统中采用单输入/单输出(SISO)广义预测算法即可精确跟踪其中一个输出变量。通过简化的直升机动力学模型的计算结果表明广义预测控制可在纵向平面内精确跟踪预定飞行轨迹。 展开更多

关键词 广义预测控制 直升机 贴地飞行 地形跟踪控制器

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直升机最优航迹规划与地形跟踪 被引量：4

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作者 张广林 曹义华 苏媛 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期594-599,共6页

研究了直升机贴地飞行地形跟踪/地形回避的最优航迹规划方法。该方法综合考虑地形、威胁和障碍,将直升机的机动约束转化为经平滑处理的地形模型,通过结合地形模型与直升机运动方程,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题。另外... 研究了直升机贴地飞行地形跟踪/地形回避的最优航迹规划方法。该方法综合考虑地形、威胁和障碍,将直升机的机动约束转化为经平滑处理的地形模型,通过结合地形模型与直升机运动方程,使有约束最优控制问题转化为无约束最优控制问题。另外,本文利用广义预测控制(Generalized predictive control,GPC)方法建立直升机贴地飞行最优航迹跟踪控制模型,通过仿真计算表明,广义预测控制可在纵向平面内精确跟踪最优航迹。 展开更多

关键词 直升机 航迹规划 广义预测控制 地形跟踪

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地形跟踪制导中数字表面模型的研究 被引量：4

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作者 赵敏 林行刚 +1 位作者 赵乃国 罗丁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期240-244,共5页

分析研究了数字表面模型 (DSM)在飞行器地形跟踪制导中的应用 ,提出了一种大地坐标下和高斯坐标下 DSM建模的新方法。在此基础上分析了 DSM模型纵横断面采样间距对孤立障碍物的影响 ,分析定义了 DSM模型下飞行器掠地飞行的最小安全高度... 分析研究了数字表面模型 (DSM)在飞行器地形跟踪制导中的应用 ,提出了一种大地坐标下和高斯坐标下 DSM建模的新方法。在此基础上分析了 DSM模型纵横断面采样间距对孤立障碍物的影响 ,分析定义了 DSM模型下飞行器掠地飞行的最小安全高度。仿真试验表明 ,在地形跟踪制导技术中采用数字表面模型 DSM比采用数字高程模型 DEM有更强的制导适应性。 展开更多

关键词 数字表面模型 无人飞行器 地形跟踪制导 障碍物 数字摄影测量

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某型远程导弹最优预见前馈补偿地形跟踪控制器设计 被引量：2

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作者 陈素芳 宋建梅 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第S9期417-421,共5页

设计了某型远程导弹最优预见前馈补偿的地形跟踪控制器。在目标值为任意已知信号、状态反馈已设计好的情况下,应用最优预见控制理论,求解出预见前馈补偿控制器的最优预见前馈系数。仿真结果表明,采用这种最优预见前馈补偿设计方法的导... 设计了某型远程导弹最优预见前馈补偿的地形跟踪控制器。在目标值为任意已知信号、状态反馈已设计好的情况下,应用最优预见控制理论,求解出预见前馈补偿控制器的最优预见前馈系数。仿真结果表明,采用这种最优预见前馈补偿设计方法的导弹地形跟踪控制器所需的预见步数较少,并且具有精确、无滞后跟踪地形的性能。 展开更多

关键词 预见控制 前馈补偿 最优伺服 地形跟踪

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虚拟现实在AUV地形跟踪控制研究中的应用 被引量：3

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作者 桂志辉 严卫生 +1 位作者 高剑 马文杰 《鱼雷技术》 2008年第4期24-26,共3页

基于软件平台MultiGen Creator和Vega开发出自主水下航行器(AUV)地形跟踪虚拟仿真系统,详细描述了系统软件的选择、模型的创建、虚拟海洋地形和环境的生成以及地形跟踪控制策略的设计与实现,研究了虚拟现实技术在AUV地形跟踪中的应用。... 基于软件平台MultiGen Creator和Vega开发出自主水下航行器(AUV)地形跟踪虚拟仿真系统,详细描述了系统软件的选择、模型的创建、虚拟海洋地形和环境的生成以及地形跟踪控制策略的设计与实现,研究了虚拟现实技术在AUV地形跟踪中的应用。仿真结果表明,该系统能精确模拟现实环境中的环境交互功能,逼真演示AUV地形跟踪的动态过程,为将来的AUV避碰控制和协同控制仿真提供了参考。 展开更多

关键词 自主水下航行器(AUV) 虚拟现实 地形跟踪 模糊规则

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