基于强化学习的多能源动态滑翔航迹优化方法

1

作者 张云飞 王宏伦 +1 位作者 张梦华 巩轶男 《西北工业大学学报》 北大核心 2025年第1期128-139,共12页

针对无人机动态滑翔问题,提出了一种基于深度强化学习的航迹优化方法。该方法综合利用梯度风能和太阳能,引入了障碍物约束以模拟复杂障碍环境。使用神经网络近似逼近高斯伪谱方法求解航迹的策略,在训练得到的策略基础上利用双延迟深度... 针对无人机动态滑翔问题,提出了一种基于深度强化学习的航迹优化方法。该方法综合利用梯度风能和太阳能,引入了障碍物约束以模拟复杂障碍环境。使用神经网络近似逼近高斯伪谱方法求解航迹的策略,在训练得到的策略基础上利用双延迟深度确定性策略梯度算法进行策略改进,在大幅度提升推理实时性的同时解决了传统最优控制算法在动态滑翔领域难以应对变化风场的问题。实验针对动态滑翔2种经典模式进行仿真验证,之后在考虑多种能量源的情况下进行蒙特卡洛仿真。结果表明,基于深度强化学习的动态滑翔航迹优化方法在单个滑翔周期内获能与最优结果相近,而实时推理决策时间减少了91%。在变化风场环境下,文中方法相较于传统方法具有更强的适应性。 展开更多

关键词 动态滑翔 强化学习 高斯伪谱 航迹优化

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自适应蚁群算法的无人机三维航迹规划 被引量：13

2

作者 张骜 毛海亮 +1 位作者 卞鹏 陈侠 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第5期24-29,共6页

针对传统蚁群算法三维空间节点多、算法搜索难度大等问题,提出自适应蚁群(IAACO)算法的无人机三维航迹规划算法。首先,通过栅格划分三维空间,使该算法可以应用于三维航迹规划;然后,建立一种不均匀的初始信息素矩阵,并加入一个自适应的... 针对传统蚁群算法三维空间节点多、算法搜索难度大等问题,提出自适应蚁群(IAACO)算法的无人机三维航迹规划算法。首先,通过栅格划分三维空间,使该算法可以应用于三维航迹规划;然后,建立一种不均匀的初始信息素矩阵,并加入一个自适应的信息素挥发因子,提高了算法的搜索效率,同时也加快了算法的收敛速度;最后,通过定义三维的长度指标函数和角度指标函数,进一步建立无人机航迹优化的目标函数,实现了三维航迹规划的全局优化。仿真结果表明,所提算法运行时间更短、收敛速度更快,规划出的航迹也更短更平滑。 展开更多

关键词 无人机 航迹规划 蚁群算法 自适应算法

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基于级联H桥变流器的风电网宽频带谐波阻抗测量装置 被引量：8

3

作者 于永军 许立国 +4 位作者 林子杰 孙冰涵 刘秋降 吴振升 任之杰 《中国电力》 CSCD 北大核心 2022年第11期73-83,共11页

在风力发电中,风电场电力汇集系统与大电网耦合会引发高频谐振问题并影响电网电能质量,深入研究电网阻抗频率特性具有重要意义。基于主动干预法,向公共连接点注入一定扰动电流,提出了一种风电网宽频带谐波阻抗测量装置解决方案。此方案... 在风力发电中,风电场电力汇集系统与大电网耦合会引发高频谐振问题并影响电网电能质量,深入研究电网阻抗频率特性具有重要意义。基于主动干预法,向公共连接点注入一定扰动电流,提出了一种风电网宽频带谐波阻抗测量装置解决方案。此方案采用三相级联H桥变流器作为谐波发生单元,控制部分采用分层控制策略。在100~5000 Hz时,向风电场35 kV公共母线注入不同频率的谐波电流,通过测量注入点处的电压、电流数据,进而获得风电场35 kV端口输入阻抗。提出的测量装置无需整流环节,能够发出幅值和频率均可控的正负序谐波电流,可以获得准确的正/负序谐波阻抗,具有体积小、结构简单、控制可靠的优点。最后详细的Matlab仿真全面验证了系统拓扑及控制策略的有效性。 展开更多

关键词 级联H桥 风电网 谐波阻抗测试 电能质量 分层控制

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面向气热耦合的涡轮叶片计算域模型建模方法 被引量：2

4

作者 王添 席平 +2 位作者 胡毕富 李吉星 石晓飞 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期74-82,共9页

针对冷却结构复杂的涡轮叶片在气热耦合数值模拟中计算域模型建模效率低、模型质量不稳定以及对数值模拟适应性差等问题,分析面向制造的涡轮叶片模型及建模方法,结合气热耦合数值模拟对涡轮叶片数值模拟的实际需求,提出一种面向气热耦... 针对冷却结构复杂的涡轮叶片在气热耦合数值模拟中计算域模型建模效率低、模型质量不稳定以及对数值模拟适应性差等问题,分析面向制造的涡轮叶片模型及建模方法,结合气热耦合数值模拟对涡轮叶片数值模拟的实际需求,提出一种面向气热耦合的涡轮叶片计算域建模方法。通过外型冷却特征自动定位生成算法,创建涡轮叶片冷气域部分;通过自适应管道求交算法、边界自动匹配算法,创建能够适应不同叶型的涡轮叶片燃气域部分;此外,在创建流体域的过程中提取气热耦合数值模拟所需的关键几何特征及非几何信息,并与冷气域、燃气域、叶片实体集成,完成气热耦合计算域模型的生成。基于以上研究开发涡轮叶片气热耦合计算域模型快速建模系统,验证所提方法的有效性。 展开更多

关键词 计算机辅助设计 涡轮叶片 气热耦合 数值模拟 几何建模

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离子风飞机推进电极阵列的推力影响因素 被引量：4

5

作者 欧阳芳相 陈赦 +3 位作者 许冬冬 杨发友 徐千鸣 赵振兴 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期3098-3106,共9页

离子风推进器具有结构简单、静音性好和可微型化的特点,应用前景广阔,但缺乏对其推力和推力功率比(推功比)的多因素系统研究和多级电极阵列试验数据支撑。该文分析电极形状尺寸和电极阵列结构等对推力和推功比的影响。研究表明:当导线... 离子风推进器具有结构简单、静音性好和可微型化的特点,应用前景广阔,但缺乏对其推力和推力功率比(推功比)的多因素系统研究和多级电极阵列试验数据支撑。该文分析电极形状尺寸和电极阵列结构等对推力和推功比的影响。研究表明:当导线电极直径为0.2~0.6mm、翼型电极弦长为50~70mm以及型号为NACA0010、NACA0020时,减小导线电极直径或增大翼型电极前缘半径,推力增大,推功比减小;增加翼型电极弦长,推力增大,推功比也增大。当电极阵列组间距为80~240mm时,间距越小,推力和推功比越大;当电极阵列对间距为100~200mm时,间距越小,推力和推功比越小。矩阵式排列中,1×n结构具有给定电极组数下的最大推力和推功比。实测推进电极阵列产生推力3.2N,为离子风飞机飞行推进试验创造了条件。 展开更多

关键词 离子风 电晕放电 推力 推力功率比 飞机推进

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基于多尺度方法的平动圆柱贮箱航天器刚–液耦合动力学研究 被引量：6

6

作者 李晓玉 岳宝增 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期1448-1454,共7页

以充液航天器为工程背景,借助多尺度方法研究刚–液耦合动力学系统非线性动力学特性.利用多维模态方法,将描述横向外激励下圆柱贮箱中液体非线性晃动的自由边界问题转换为液体模态系数相互耦合的有限维非线性常微分方程组.推导液体晃动... 以充液航天器为工程背景,借助多尺度方法研究刚–液耦合动力学系统非线性动力学特性.利用多维模态方法,将描述横向外激励下圆柱贮箱中液体非线性晃动的自由边界问题转换为液体模态系数相互耦合的有限维非线性常微分方程组.推导液体晃动产生的作用于贮箱壁的晃动力和晃动力矩的解析表达式,进而建立航天器刚体部分平动和液体晃动耦合的非线性动力学方程组.应用多尺度方法对刚–液耦合系统的动力学特性进行解析分析,通过固有频率的特征方程求解耦合系统固有频率,推导外激励频率接近耦合系统第一阶固有频率时液体晃动稳态解的幅值频率响应方程.结合数值方法,研究了液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线和激励–幅值响应曲线.结果表明,随充液比变化,液体晃动稳态解的幅值频率响应曲线会发生软、硬弹簧特性转换现象和'跳跃'现象;幅值频率响应曲线的软、硬弹簧特性转换点受重力加速度和弹簧刚度系数影响;以上所得研究结果表明,考虑非线性效应时的刚–液耦合系统动力学特性与传统的线性系统模型所显示的动力学特性具有本质区别.本文的研究工作对进一步分析充液航天器刚–液耦合非线性动力学特性具有重要参考价值. 展开更多

关键词 充液航天器 多尺度方法 幅频响应 非线性动力学

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倾转旋翼机巡航状态旋翼滑流影响 被引量：5

7

作者 马铁林 张子伦 +2 位作者 刘振臣 王祥胜 郝帅 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1124-1137,共14页

倾转旋翼机由于需要兼顾垂直起降和高速平飞2种典型工况下的动力需求,采用大直径旋翼作为推进装置会使机翼大部分处于旋翼滑流区内,这与常规螺旋桨飞机存在较大差异。为评估不同数值计算方法并研究旋翼滑流对倾转旋翼机气动特性的影响,... 倾转旋翼机由于需要兼顾垂直起降和高速平飞2种典型工况下的动力需求,采用大直径旋翼作为推进装置会使机翼大部分处于旋翼滑流区内,这与常规螺旋桨飞机存在较大差异。为评估不同数值计算方法并研究旋翼滑流对倾转旋翼机气动特性的影响,针对选取两叶旋翼的某倾转旋翼机方案,利用激励盘模型、多参考系(MRF)模型、滑移网格模型分别进行了巡航状态下旋翼滑流对全机气动特性影响的数值模拟研究。结果表明:相对于无滑流状态,滑流定常影响使全机阻力增大,最大升阻比降低了7.5%,尾翼产生的升力增大,纵向静稳定度增加了17.1%,全机低头力矩增大;当迎角较小时,滑流虽然改变了机翼表面的升力分布,但是全机升力变化不大;滑流非定常影响会使全机气动特性产生周期性波动,升力系数波动幅度为9.0%,阻力系数波动幅度为10.8%,并且随着迎角的增大,波动幅度也越大。 展开更多

关键词 倾转旋翼机 旋翼滑流 激励盘 多参考系(MRF)模型 滑移网格模型 气动特性

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细长体自旋与锥动耦合运动作用下的流动结构研究 被引量：4

8

作者 彭程 郭洋 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期519-527,共9页

利用刚性网格运动技术和计算流体力学数值模拟相结合的方法,分析了带鸭舵细长体锥形运动和自转运动耦合作用下的空气动力学特性。研究了带鸭舵细长体耦合运动下的气动力系数随旋转角变化情况,对相同转速、不同攻角下的鸭舵诱导涡系结构... 利用刚性网格运动技术和计算流体力学数值模拟相结合的方法,分析了带鸭舵细长体锥形运动和自转运动耦合作用下的空气动力学特性。研究了带鸭舵细长体耦合运动下的气动力系数随旋转角变化情况,对相同转速、不同攻角下的鸭舵诱导涡系结构和尾翼流场结构进行了对比分析。研究结果表明:耦合运动状态下,细长体的流场结构兼顾锥形运动和自转运动的特点,但又互相干扰、相互融合,涡系发展情况更为复杂,气动力曲线呈现周期性且有规律的振荡;攻角的增加将加剧涡系结构的破坏程度,并改变尾翼附近环状压力等值线的分布形状。 展开更多

关键词 旋转导弹 细长体 锥形运动 自转运动 气动特性

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适用于弹性飞机飞行动力学仿真的气动力降阶方法

9

作者 师妍 万志强 +1 位作者 吴志刚 巩轶男 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1689-1706,共18页

针对低速太阳能无人机在由阵风引起的大迎角非线性气动力情况下的高精度、高效率气动弹性及飞行动力学工程仿真问题,对气动力降阶方法及其在飞行动力学仿真中的应用进行深入探索。以二维翼型为例,分别基于自回归外部输入模型(ARX)方法... 针对低速太阳能无人机在由阵风引起的大迎角非线性气动力情况下的高精度、高效率气动弹性及飞行动力学工程仿真问题,对气动力降阶方法及其在飞行动力学仿真中的应用进行深入探索。以二维翼型为例,分别基于自回归外部输入模型(ARX)方法、多小波Volterra级数方法、反向传播(BP)、径向基函数(RBF)神经网络方法和支持向量回归(SVR)方法建立了非定常气动力降阶模型,并比较了5种方法的收敛性及泛化能力。在此基础之上综合ARX和神经网络方法的优点提出一种计算精度高,收敛性、泛化能力较强的ARX-BP/RBF组合建模方法。将基于ARXRBF的组合气动力降阶方法和弹性飞机刚弹耦合动力学方程相结合建立基于气动力降阶的弹性飞机飞行动力学仿真模型。以一架太阳能无人机模型为例,开展数值验证,对算例对象在阵风及舵面激励下的响应进行仿真研究,并和计算流体力学(CFD)-计算结构动力学(CSD)结果及基于线性气动力的仿真结果进行对比。结果表明:所建立的弹性飞机仿真模型能有效反映气动力非线性特性,且仿真效率高于CFD-CSD分析方法,适用于工程实践。 展开更多

关键词 气动力降阶 飞行仿真 刚弹耦合动力学方程 太阳能无人机 阵风响应

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基于自抗扰控制的无人机光电载荷视轴稳定技术 被引量：2

10

作者 孙立志 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2019年第1期104-108,113,共6页

无人机系统重要的侦察设备是光电载荷。为了使光电载荷获得清晰的图像,提出了新的控制策略,以抑制视轴的扰动。首先,以两轴两框架光电载荷为研究对象,分析了其结构和工作原理;然后,分析了影响视轴稳定精度的扰动因素并将其分类;接着,提... 无人机系统重要的侦察设备是光电载荷。为了使光电载荷获得清晰的图像,提出了新的控制策略,以抑制视轴的扰动。首先,以两轴两框架光电载荷为研究对象,分析了其结构和工作原理;然后,分析了影响视轴稳定精度的扰动因素并将其分类;接着,提出了双速度环控制策略,设计了自抗扰稳定控制器;实验研究表明,采用该视轴稳定技术的光电载荷,其扰动抑制的效果能够达到技术指标要求。 展开更多

关键词 侦察无人机 光电载荷 视轴稳定 自抗扰控制 双速度环

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超高速飞行器平尾大迎角气动弹性特性研究 被引量：1

11

作者 郝帅 马铁林 +3 位作者 王一 张子伦 罗文莉 向锦武 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期983-993,共11页

临近空间超高速飞行器在飞行过程中受到外部干扰作用时会出现大迎角飞行姿态,此时需大角度偏转全动平尾进行配平,带来平尾大迎角下的气动弹性问题。采用计算流体力学/计算固体力学/计算热力学(CFD/CSD/CTD)耦合方法分析了一种超高速飞... 临近空间超高速飞行器在飞行过程中受到外部干扰作用时会出现大迎角飞行姿态,此时需大角度偏转全动平尾进行配平,带来平尾大迎角下的气动弹性问题。采用计算流体力学/计算固体力学/计算热力学(CFD/CSD/CTD)耦合方法分析了一种超高速飞行器全动平尾的气动弹性特性,重点研究了大迎角下平尾的气动响应及结构变形特点。结果表明:各迎角时的气动力曲线均出现波动,随时间变化逐渐衰减至平衡位置。迎角越大,初始振幅越大,气动力系数减小的比例越大,但随时间衰减得越快。平尾存在弯曲/扭转耦合现象,结构变形导致表面压力分布发生变化,使得整体压力减小、升力系数降低,迎角越大现象越明显。平尾最大应力在迎角30°时达1.2 GPa,已达到所用镍合金材料的屈服强度极限。应在结构设计时在翼轴与平尾接触部位附近加强,或在控制方案设计时限制全动平尾的工作角度。结构发生轴向与法向变形,轴向变形主要由气动热引起,法向变形由气动力和气动热共同引起。 展开更多

关键词 超高速 全动平尾 大迎角 气动弹性 响应特性

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无人机农业植保的现状分析和产业发展 被引量：18

12

作者 巩春源 刘铁军 《农业开发与装备》 2016年第9期136-136,150,共2页

无人机农业植保领域应用势头强劲,同时暴露了涉及政策、资源、技术、成本各个方面的诸多问题,在问题分析基础上提出了引导和推动无人机农业植保技术提升和产业化发展的思路。

关键词 无人机农业植保 发展现状 问题分析 发展方向

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农业植保无人机产业发展关键问题探讨 被引量：2

13

作者 巩春源 冯国新 《农业开发与装备》 2016年第12期78-79,共2页

我国的农业地位、土地规模、种植面积加上农业人口萎缩、土地流转集中等因素的归集,奠定了农业植保无人机产业发展的信心并推动其快速发展,同时产业内也出现了值得探讨的一些关键问题,对这些问题进行了梳理、讨论并给出了相关意见和建议。

关键词 农业植保 无人机产业 问题 探讨

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新疆棉区无人机植保分析及发展对策 被引量：1

14

作者 巩春源 《农业开发与装备》 2017年第4期125-126,87,共3页

总结了近年新疆棉花生产的无人机植保情况,对其成本、效益、优势及面临的主要问题进行了分析,提出了新疆棉花主产区无人机植保工作发展和改进的对策和建议。

关键词 新疆 棉花 无人机植保 发展对策

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农业现代化与农业植保发展思考 被引量：1

15

作者 巩春源 冯国新 赵晓亮 《农业开发与装备》 2017年第6期105-106,共2页

农业植保在我国农业生产特别是农业经济新常态中发挥着巨大作用,中国特色农业现代化需要高度重视农业植保工作。分析了我国当前农业植保的形势和问题,思考并提出了相关发展策略和措施,总结强调了发展和创新农业植保的重大意义。

关键词 农业现代化 植物保护 发展措施

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农业现代化与农业植保发展思考

16

作者 巩春源 冯国新 赵晓亮 《农业开发与装备》 2017年第2期41-42,共2页

农业植保在我国农业生产特别是农业经济新常态中发挥着巨大作用,中国特色农业现代化需要高度重视农业植保工作。分析了我国当前农业植保的形势和问题,思考并提出了相关发展策略和措施,总结强调了发展和创新农业植保的重大意义。

关键词 农业现代化 植物保护 发展措施

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