基于QHSME的装备危险耦合传导GERT分析

针对装备活动中危险耦合传导关系描述不清楚、分析不具体的问题,构建考虑任意分布的危险耦合传导图形评审技术（graph evaluation and review technique,GERT）改进模型。提出了系统危险度、危险耦元重要度、危险路径隶属度等扩展分析参数,进一步刻画装备活动中的微观危险信息;采用系统耦合理论和极大熵方法（maximum entropy,ME）配置GERT模型变量,并设计量子和声算法（quantum harmony search algorithm,QHS）求解危险度概率密度极大熵模型。最后,以飞机大表速低空俯冲科目为例进行分析。结果表明,与传统GERT模型比较,该改进模型能充分反映危险耦元对装备活动随机过程的交互影响关系,以及其他相关微观信息,且具有较好的求解精度与适用性。     

基于GADSPN的复杂装备危险耦合传递模型

针对装备危险耦合传递随机Petri网(stochastic Petri nets,SPN)模型存在指数分布限制、求解过程复杂的问题,提出广义任意分布SPN(general arbitrary distribution SPN, GADSPN)模型。通过引入熵概率密度函数、矩母函数(moment generating function,MGF)将变迁分布推广至一般任意分布;采用耦合度公式、极大熵模型分别求解GADSPN变迁使能概率及其危险度概率密度函数。基于GADSPN等效MGF性质改进传统SPN模型解析分析能力,提出了装备系统等效危险度、危险状态敏感度、危险路径恶化度等分析参数,并结合SPN模型的状态机、可达图、T-不变量,构建GADSPN分析步骤;最后,通过飞机大表速低空俯冲实例和基于蒙特卡罗与ExSpect平台仿真验证表明,GADSPN模型能充分反映装备危险活动耦合传递随机交互过程,具有较好的求解精度与适用性。     

基于QPSO-DGM和熵突变的装备安全性崩溃分析

针对装备安全事故的突发性、复杂性,从系统安全熵“流程突变”角度构建灰色熵突变模型进行安全性崩溃分析。提出了复杂装备系统安全熵、安全熵函数、安全熵势函数等概念,刻画复杂装备系统安全状态从稳定到崩溃的演化机理和过程;建立了复杂装备系统安全熵函数的量子粒子群DGM(2,1)拟合模型,并以拟合值和实际值的灰关联度为适应度函数,提高模型拟合精度;构建装备系统安全熵尖点突变模型,给出安全性崩溃的灰色熵突变判据算法。最后,以某型飞机主起落架控制系统为例,验证了模型的有效性,为定量判断装备系统安全状态提供了新的方法。     

基于机会理论的复杂装备系统风险传递GERT研究

针对复杂装备系统任务活动中风险分析传递类型单一、风险机理分析不全面的问题,构建不确定随机图形评审技术模型。首先,根据复杂装备系统的风险特点,基于机会理论提出了风险度,定义不确定随机矩母函数,结合风险基元、风险流构建了图形评审技术(gragh evaluation review technique, GERT)网络分析模型;然后,改进模型通过基元风险度、系统风险度、风险基元重要度等参数,进一步描述风险传递关系;其次,利用矩估计法处理专家信度,采用改进的量子菌群算法求解极大熵模型,分别求得不确定分布函数和概率密度函数,从而得到矩母函数,计算网络模型的参数。最后,选取某型战机执行眼镜蛇机动任务为例,定量评估飞行风险,分析风险机理,验证模型的有效性。     

超机动飞行自抗扰控制律设计与仿真

提出了一种利用自抗扰控制器算法设计超机动飞行控制系统的新方法。根据自抗扰控制器可以动态补偿系统模型扰动和外扰的特点,在超机动飞行快回路和慢回路中引入自抗扰控制器,实现了快变量和慢变量的动态解耦控制。直接针对飞机超机动飞行条件下的强耦合、强非线性模型进行控制律设计,符合超机动飞行控制的非线性、模型摄动大、模型不精确等特点,在很大的包线范围内不需要改变控制器的结构和参数,简化了设计过程。大包线范围内的大迎角机动仿真结果表明,系统具有良好的动态和稳态性能,控制器具有很强的鲁棒性,为解决超机动飞行控制问题提供了一种新的途径。     

基于递归小波网络的直升机动力学模型研究

提出一种基于递归小波网络建立直升机动力学模型的方法,给出了模型结构并利用粒子群优化算法对小波网络权参数进行调整。这种网络模型利用内部状态反馈来描述系统的非线性动力学特性,不必事先确定系统模型的类别和阶次,直接建立操纵量与加速度、角速度等变量之间的对应关系,从而避免了建立复杂的气动系数、气动导数模型的过程。与传统的机理模型相比,该模型具有结构简单、并行解算程度高、运算速度快的特点。在某型直升机飞行模拟器中取得了良好的应用效果。     

基于拟人智能控制的BTT导弹姿态控制

基于拟人智能控制思想提出一种针对BTT导弹姿态控制的非线性控制律的设计方法.首先利用广义归约的方法将复杂的BTT导弹姿态控制问题分解成若干个可直接解决的本原问题,然后依据各本原问题的主次关系以及耦合关系通过分析导弹的飞行动力学模型设计出非线性控制律结构,最后利用遗传算法将控制律中的各权值优化定量得到定量控制律.该方法适合于对大机动、非线性、强耦合的BTT导弹的姿态控制.仿真结果证明设计的飞行控制律能够在导弹转弯的过程中迅速实现姿态指令的跟踪,并有效的抑制侧滑角的产生.     

基于HS-BP算法的尾矿库安全评价

为有效预防尾矿库事故的发生, 针对尾矿库事故率具有随机波动性和非线性的特点, 采用和声搜索算法(HSA)和BP神经网络建立尾矿库安全评价模型. 该方法利用HS算法对BP神经网络权值进行优化, 进而对尾矿库进行安全评价. 通过对辽宁本溪南芬尾矿库安全现状进行拟合预测, 结果表明:将HS算法和BP神经网络有机结合, 能够克服传统BP网络易陷入极小值、收敛速度慢得缺陷, 有效的刻画了尾矿库事故的随机波动特性, 并且预测能力均优于其他评价算法, 具有重要意义.     

基于深度强化学习的UAV航路自主引导机动控制决策算法

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)航路终端约束情况下航路自主引导机动控制决策问题,采用Markov决策过程模型建立UAV自主飞行机动模型,基于深度确定性策略梯度提出UAV航路自主引导机动控制决策算法,拟合UAV航路自主引导机动控制决策函数与状态动作值函数,生成最优决策网络,开展仿真验证。仿真结果表明,该算法实现了UAV在任意位置/姿态的初始条件下,向航路目标点的自主飞行,可有效提高UAV机动控制的自主性。     

基于速度障碍法的飞行冲突网络建模与分析

由于依据航空器相对位置关系构建的复杂网络模型未考虑速度、航向等信息, 对航空器之间的冲突和空中交通的复杂情况反映能力有限。为解决这一问题, 使用速度障碍模型优化飞行状态网络中航空器节点之间的连边和权重, 在考虑航空器位置临近的同时, 关注航空器的航向与速度状态, 使网络能够反映出更多空域系统的内禀属性。通过程序仿真和长水机场雷达数据进行验证, 结果表明，该模型相较于飞行状态网络能够更加准确地反映航空器之间的冲突关系和空域的复杂信息, 减少飞行冲突的虚警数量, 提升网络的信息价值。     

多准则排序中的路径问题及层次分析法推广

本文指出,在多准则排序中层次分析法用矩阵乘法实现排序度量转换是不正确的.实际上排序度量转换与把排序指标的重要性传递到目标的路径有关,多准则排序是多路径的,多路径排序度量转换不是线性转换,不能用矩阵乘法实现.为此,将排序度量映射到高维状态空间上、用不确定性隶属度向量表征,进而把排序度量转换转化为隶属度转换.通过揭示指标隶属度中包含着确定目标隶属度的冗余值来论证隶属度转换是非线性转换,用区分权滤波算法实现隶属度非线性转换.由此建立多准则排序的非线性排序模型.     

基于HGERT网络模型的退化型失效可靠性评估

针对退化型失效的复杂装备系统,提出基于隐图解评审技术(hidden graphic evaluation and review technique,HGERT)网络模型来进行系统可靠性预计和评估的方法。图解评审法(graphic evaluation and review technique,GERT)网络中的节点代表装备失效过程中正常状态到失效状态的转移,通过传感器将反映系统隐性状态的性能特征参数进行量化输入,从而将GERT网络中的各个劣化状态节点进行展开。应用Viterbi算法对模型参数进行解码和学习,确定退化型失效系统状态转移概率。将装备运行中所处的工作应力、环境载荷等影响性能衰退的因素作为输入,将关键性能指标退化量作为输出,建立装备性能退化的一般控制模型并将其作为GERT网络活动传递的随机变量。借助于信号流图理论对参数进行解析,监测系统处于不同状态时的性能退化水平,为故障预测和装备健康管理提供支持。案例通过对铣床性能退化量的分析,证明所构模型的可行性和合理性。     

基于图切分的交互式图像分割算法

提出一种基于图切分(Graph Cut)的交互式图像分割新算法。首先,使用图切分技术获取初始轮廓并采取非均匀有理B样条(NURBS)拟合边界曲线。由于NURBS具有局部可控性,其控制点可视为隐式马尔可夫模型(HMM)的隐状态,边界特征和区域同一性被视为HMM观察状态,然后采用轮廓平滑性作为约束来定义一个状态转移模型。最后,通过维特比算法递归求取最优轮廓。实验证明该法鲁棒性好,允许用户简易、高效地分割图像。     

基于改进Deeplabv3+的烟雾区域分割识别算法

烟雾遮挡使基于图像的寻的制导系统目标识别困难,如何提高该类区域分割识别准确性、降低虚警率是一个亟待解决的课题。现有Deeplabv3+算法对烟雾分割时存在漏分割、错分割等问题,细节损失严重,整体分割精度低。本文提出基于改进Deeplabv3+模型的烟雾区域分割算法,创新异感受野融合的基于空洞卷积的金字塔构型(atrous spatial pyramid pooling, ASPP)结构,进一步扩大空洞卷积感受野,降低信息损失带来的不良影响;优化骨干网络,加入多尺度融合模块,降低网络参数量和计算量;引入通道注意力模块,强化对重点通道的特征学习能力,提高模型训练速度和分割精度。实验结果表明,改进Deeplabv3+模型在测试集中平均交并比为91.03%,分割效率为12.64帧/秒,分割效果远远优于传统模式识别算法;与Deeplabv3+基础模型相比,以较小的检测效率损失为代价取得了更高的分割精度,全场景理解和细节处理能力均有明显提升。     

大斜视SAR的改进NCS算法

合成孔径雷达(sythetic aperture radar, SAR)回波信号在大斜视时存在着严重的耦合,采用常规的非线性调频变标(nonlinear chirp scaling, NCS)算法成像,结果会出现散焦。为了消除大斜视时回波的耦合,提出一种改进NCS算法。首先,在二维频域中补偿参考距离处二阶以上的相位耦合项。其次,在第一次变标过程中采用四次多项式模型,同时引入常量因子消除常规NCS中多普勒参考频率须在频带范围外的限制。最后,通过第二次变标消除常量因子的影响。同时,分析了测绘带宽度对调频率误差的影响,从而确定理想测绘带宽度。仿真结果表明,改进后的算法完成大斜视时的场景聚焦,满足大斜视下的成像要求。     

基于鲁棒自适应控制理论的导弹纵向逆控制

针对高机动导弹纵向运动数学模型具有严重非线性、不稳定、多变量耦合以及模型不确定等特点,提出了一种基于鲁棒自适应控制理论和动态逆相结合的导弹纵向控制系统设计方法。该方法以非线性动态逆控制为基本控制律,能够在复杂的飞行条件下,实现对高机动导弹的精确线性化,解除了多变量之间的耦合关系;并引入鲁棒自适应控制律,以抑制模型参数变化的摄动和外部干扰的影响,保证了导弹的纵向稳定性及其纵向飞行品质。仿真分析验证了控制方法的有效性。     

横列式双旋翼矢量飞行器的改进ADRC姿态控制算法

横列式双旋翼矢量飞行器具备飞行时间长、风阻小、机动性强等优点, 但其机械结构复杂, 状态之间耦合严重, 抗干扰能力弱。针对其控制特性提出一种基于改进自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)的姿态抗干扰解耦控制算法, 该算法利用扩张状态观测器(extended state observer, ESO)实现姿态干扰和状态间耦合项的跟踪和估计, 将非线性多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统转化成线性单输入单输出(single input single output, SISO)系统, 采用改进的粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)对姿态控制系统进行参数优化。通过仿真结果验证了该算法具备良好的抗干扰能力,并设计了实际的飞行控制系统, 进行了飞行器的悬停试验, 实现了稳定悬停。     

基于物理效应分析和非线性度量混合建模策略

对于存在多变量、非线性的现代复杂系统,混合建模策略是获得准确、可靠模型的有效手段之一。在现有混合建模方法中,缺乏对先验模型和非参数模型建模目标的清晰界定,且在分析非参数模型时,对线性化方法的选择也缺乏统一的标准。针对上述问题,以四旋翼飞行器为应用对象,提出一种基于物理效应分析和非线性度量的混合建模策略,根据各类物理效应对飞行姿态的影响程度界定先验模型和非参数模型的建模目标,并根据各类物理效应的非线性程度运用模糊推理算法选择合适的线性化方法。实验结果证明了混合模型的可靠性和建模准确性。     

基于卡尔曼滤波算法展开的飞行目标轨迹预测

目标轨迹预测是保证目标航行安全、规划飞行航迹和搜寻空中目标等任务的关键技术，在军事和交通管制等方面具有重要意义。针对传统飞行目标轨迹预测方法模型较为简化且预测精度较低的问题，提出了基于卡尔曼滤波算法展开的深度神经网络模型，用于飞行目标的轨迹预测任务。该模型通过长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络从目标的航迹数据中学习目标的运动状态，再利用卡尔曼滤波算法对LSTM预测的目标状态估计值进行动态修正，其有效结合了卡尔曼滤波算法和深度神经网络各自的优势。在仿真数据和真实数据上的实验验证了所提模型较其他网络模型对飞行目标轨迹预测的准确性和有效性优势。     

三自由度直升机模型的无静差跟踪控制

三自由度实验室直升机模型是典型的高阶多输入输出系统,具有较强的通道耦合和非线性特性,其俯仰、倾斜和旋转三轴运动方程,能够部分模拟实际直升机的飞行特性,是控制理论教学和研究的有力工具。采用基于内模原理的无静差跟踪控制方法设计能够同时实现扰动抑制和鲁棒跟踪的无静差跟踪控制器,应用LQR方法设计系统状态反馈增益,将设计的线性解耦控制器应用到原非线性耦合模型上,计算机仿真和实时实验结果表明能够很好的实现轨迹跟踪控制。