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基于改进序列凸优化的多无人机航迹规划方法 被引量:1
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作者 穆凌霞 李筱 +3 位作者 王斑 张友民 冯楠 薛向宏 《智能系统学报》 北大核心 2025年第1期128-138,共11页
随着人工智能技术的迅速发展,利用多架无人机执行飞行任务成为研究的热点之一。本文研究多架无人机到达同一目标点的航迹规划问题,首先建立最优控制问题,采用符号距离函数将非凸避障约束进行凸化;接着考虑了无人机离散序列间的避障约束... 随着人工智能技术的迅速发展,利用多架无人机执行飞行任务成为研究的热点之一。本文研究多架无人机到达同一目标点的航迹规划问题,首先建立最优控制问题,采用符号距离函数将非凸避障约束进行凸化;接着考虑了无人机离散序列间的避障约束,保证在连续时间内多无人机的飞行安全;最后提出了自适应信赖域序列凸优化算法,能够保证在每次序列迭代中都能找到近似凸子问题的解,快速求解得到多无人机最优航迹。该算法适用于威胁环境下多无人机协同到达指定的目标点,具有较快的收敛速度。 展开更多
关键词 多无人机 航迹规划 避障约束 符号距离函数 凸优化 自适应信赖域 近似凸子问题 协同到达
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一种面向低轨导航增强星座优化的非支配排序遗传算法
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作者 薛向宏 宋天航 +1 位作者 张友民 穆凌霞 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1214-1227,共14页
为解决低轨导航增强星座面临的全球覆盖困难、覆盖区域导航精度不足以及星座设计复杂等难题,提出一种多目标关联染色体非支配排序遗传算法。该算法深入分析星载与空间约束条件,依据星座构型特征及任务规划需求,设计出合理的决策变量,并... 为解决低轨导航增强星座面临的全球覆盖困难、覆盖区域导航精度不足以及星座设计复杂等难题,提出一种多目标关联染色体非支配排序遗传算法。该算法深入分析星载与空间约束条件,依据星座构型特征及任务规划需求,设计出合理的决策变量,并构造能够综合评价星座覆盖性能与导航精度的目标函数。在算法实现上,采用Cubic映射方法初始化种群,依据关联染色体策略进行交叉与变异操作,运用自适应变异机制更新子代,并通过非支配排序与拥挤度计算,构建出多目标问题的近似Pareto前沿面,从而在提升星座覆盖率的同时,确保覆盖区域内的导航精度。仿真结果显示,所绘制的近似Pareto面权重点分布均匀,相较于遗传算法和粒子群算法,收敛速度更快,近似最优解值更优。通过仿真平台验证,该模型与算法的正确性和优越性得以充分证实。 展开更多
关键词 低轨卫星导航增强 混合轨道 多目标优化 遗传算法 关联染色体
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多无人机编队避障和编队重构方法
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作者 穆凌霞 周政君 +3 位作者 王斑 张友民 薛向宏 宁凯凯 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第9期2938-2946,共9页
针对多无人机(UAV)编队飞行过程中的避障和故障问题,提出一种编队动态变换与重构方法。编队内UAV将障碍物和其余UAV作为动态威胁,根据当前飞行环境自适应地改变航迹评价函数的得分权重,提高编队在动态环境下的避障能力;当编队中某一UAV... 针对多无人机(UAV)编队飞行过程中的避障和故障问题,提出一种编队动态变换与重构方法。编队内UAV将障碍物和其余UAV作为动态威胁,根据当前飞行环境自适应地改变航迹评价函数的得分权重,提高编队在动态环境下的避障能力;当编队中某一UAV故障时,对剩余UAV进行编队队形重构,改变动态窗口法(DWA)目标函数中僚机相对于长机的位置,实时调整得到新的编队,从而实现容错编队飞行。仿真实验结果表明,所提编队避障和重构方法能够实现动态避障以及单机故障或动力不足情况下的容错编队飞行;与传统DWA相比,所得到的编队无人机间距离误差更小。 展开更多
关键词 无人机 编队避障 队形变换 队形重构 容错编队
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风扰和故障条件下集群无人机强化学习自适应容错协同控制 被引量:3
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作者 余自权 程月华 +1 位作者 张友民 姜斌 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期943-953,共11页
针对集群无人机编队协同运动过程中遭遇风扰与执行器故障的问题,提出了一种基于强化学习的自适应容错协同控制算法.首先,考虑无人机编队过程中风扰与故障的影响,建立面向控制的模型;其次,基于个体无人机跟踪偏差,构建可同时调节跟踪性... 针对集群无人机编队协同运动过程中遭遇风扰与执行器故障的问题,提出了一种基于强化学习的自适应容错协同控制算法.首先,考虑无人机编队过程中风扰与故障的影响,建立面向控制的模型;其次,基于个体无人机跟踪偏差,构建可同时调节跟踪性能与同步性能的分布式同步跟踪偏差;然后,设计强化学习中的Actor-Critic神经网络,引入分数阶微积分算子,提出强化学习分数阶自适应容错协同控制器.最后,通过Lyapunov稳定性分析与仿真验证,检验所设计控制器的可行性和有效性. 展开更多
关键词 集群无人机 风扰 故障 强化学习 容错协同控制
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RLV末端能量管理段三维鲁棒制导方法 被引量:2
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作者 穆凌霞 余翔 张友民 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1162-1171,共10页
针对传统可重复使用运载器(RLV)末端能量管理段(TAEM)制导方法在精度和实时性方面的不足,提出了一种三维鲁棒制导方法,提高扰动情形下的返回精度。首先,转换RLV时域制导模型为以高度为自变量的等效模型,设计基于滑模控制理论的制导算法... 针对传统可重复使用运载器(RLV)末端能量管理段(TAEM)制导方法在精度和实时性方面的不足,提出了一种三维鲁棒制导方法,提高扰动情形下的返回精度。首先,转换RLV时域制导模型为以高度为自变量的等效模型,设计基于滑模控制理论的制导算法,根据运载器当前状态生成满足动力学、末端和动压约束的状态轨线及制导指令;输入指令至RLV时域制导模型,一个制导周期后根据当前飞行状态更新制导指令,抵抗气动、大气及质量偏差等扰动。标称和扰动两种情形下的仿真验证了制导方法的性能。 展开更多
关键词 可重复使用运载器(RLV) 末端能量管理段 三维鲁棒制导 滑模制导
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虚假数据注入攻击下多无人机韧性容错协同控制
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作者 杨海川 余自权 张友民 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第8期1509-1518,共10页
针对同时具有虚假数据注入(false data injection,FDI)攻击与执行器故障下的多无人系统编队协同跟踪问题,提出了一种基于FDI攻击检测机制与故障观测器的韧性容错协同控制新方法。首先,以二阶非线性固定翼无人机模型作为多无人系统研究对... 针对同时具有虚假数据注入(false data injection,FDI)攻击与执行器故障下的多无人系统编队协同跟踪问题,提出了一种基于FDI攻击检测机制与故障观测器的韧性容错协同控制新方法。首先,以二阶非线性固定翼无人机模型作为多无人系统研究对象;其次,构建了带有概率约束的贝叶斯概率检测模型对FDI攻击进行检测,作为韧性容错协同控制器的辅助系统;之后,设计了包含执行器故障补偿的韧性容错协同跟踪控制器,并利用Lyapunov稳定性理论证明系统的渐进稳定;最后,通过仿真验证了设计的控制器针对FDI攻击与执行器故障的安全性与可靠性以及编队跟踪能力。 展开更多
关键词 多无人系统 虚假数据注入攻击 执行器故障 韧性容错协同控制
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