无人集群智能协同仿真试验评估理论框架研究

智能无人集群装备作为智能装备的典型代表,其技术、装备、作战应用在全球范围内加速推进,但总体上无人集群试验理论的研究滞后于无人集群技术、装备,无人集群能力的涌现性、对抗的复杂性,以及无人集群试验的不可重复、不可泛化等特性给无人集群试验基础理论、方法带来了巨大挑战。从体系工程集成试验视角和装备研制建设全生命周期视角提出面向能力生长的智能技术、智能单装、智能集群、智能体系4个集群试验模式,深度剖析无人集群智能协同试验的基础理论问题,构建无人集群智能协同试验基础理论框架。     

浅谈无人值班变电站建设与各系统配置

变电站实行无人值班是提高自动化和管理水平、实现减人增效的重要技术手段,也是供电企业创一流的需要。本文主要对无人值班变电站建设与各系统配置进行了探讨,可供大家交流。     

速度矢量场二阶滑模无人艇引导律

针对航速和航道未知扰动等因素,提出一种速度矢量场二阶滑模无人水面艇(USV)引导律。首先,建立无人艇运动学和航向角动力学模型;其次构造路径误差(y_e)模型,设计基于航速(V_g)的路径误差矢量场,速度越大,航向角变化越小;再结合二阶滑模面设计一种速度矢量场二阶滑模无人艇引导律,并考虑未知扰动因素Δ分析速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的稳定性。仿真结果表明：相比于经典矢量场,速度矢量场有效实现航速V_g越快,航向角变化率越小,矢量场越平缓,提高了USV航行安全性和稳定性;基于速度矢量场二阶滑模无人艇引导律的路径跟踪控制系统鲁棒性更强,路径跟踪准确度更高,能够较好地完成路径跟踪。     

基于有限时间干扰观测器的改进模型水下机器人自适应鲁棒容错控制

针对无人水下机器人（unmanned underwater vehicle ,UUV）工作中存在的执行器故障,在系统不确定性与外界干扰下,提出一种基于有限时间扰动观测器（finite time disturbance observer ,FTDO）,并结合改进模型的自适应鲁棒容错控制方法。一方面,FTDO能在有限时间内对外界环境干扰进行估计;另一方面利用滑模控制加上径向基神经网络（Radial Basis Function Neyral Network,RBF） 的万能逼近特性,建立带有执行器故障的输入补偿;其中改进模型的引入解决了系统不确定性导致的输入饱和,提高了稳定性与鲁棒性;其次采用一种新型的双幂趋近律使滑模量在更短时间收敛到稳态误差界内;仿真与水池实验结果表明了所提方法相对于滑模控制有着更好的容错效果。     

无人艇航迹跟踪控制系统设计与验证

针对复杂湖面环境干扰下的无人艇自主航行控制问题,设计了一种有效的无人艇航迹跟踪控制系统。该系统从航迹跟踪控制算法、数据融合处理、上位机监控三个部分展开设计。在算法设计层面,将航迹跟踪控制问题分为外环和内环两部分,外环部分提出了一种自适应视线(Line of sight,LOS）制导算法,以求解目标航向角作为航向控制器的输入;内环部分设计了无模型自适应PID航向控制器,以实现无人艇稳定的航行。在数据处理层面,采用卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合,实现了对无人艇位置和姿态信息的准确估计。在监控层面,设计了一种可视化上位机软件,实时监测无人艇航行状态,保证航行安全。最后,利用实艇进行湖测实验,验证了该控制系统的有效性,结果表明该系统具备在内湖执行任务的能力以及应对复杂环境干扰的能力。     

基于策略多样性熵指标的无人机群智系统激发-汇聚程度度量方法研究

新一代无人机群系统的重要特征是具有群体智能,是一类典型的群智激发汇聚系统.目前,多智能体强化学习技术展现出较强优势,是构建新一代自主智能无人机群系统的重要方法.但多智能体强化学习的训练过程尚处于“黑盒”状态,缺乏对群体智能的激发和汇聚程度的有效度量手段.针对这一问题,从多智能体强化学习中智能体的策略出发,以策略多样性度量无人机群在多智能体强化学习的训练过程中的激发-汇聚程度.为了对策略的多样性进行度量,借鉴物种多样性和信息论中的相关概念,明确了策略多样性的内涵包括丰富和均匀程度两方面,提出了“策略距离二次熵”和“动作分布信息熵”这两种策略多样性的计算方法.设计了无人机群突防场景对本文所提出的策略多样性指标和两种计算方法的有效性和有用性进行了验证,并通过敏感程度分析对两种计算方法进行了对比.实验结果表明这两种计算方法在该场景中均能有效区分策略多样性的变化,且两种计算方法间具有一致性,从而验证了策略多样性指标及其计算方法的有效性.在有用性方面,验证了策略多样性与奖赏之间的关联关系,以及环境的动态改变与策略多样性之间的相互影响和关联关系,体现了策略多样性在认知群智系统,指导群智激发汇聚过程上...     

基于构型创新的水陆两栖无人平台减阻增速技术

水陆两栖无人平台的水上航速是其作战效能发挥的核心指标之一,对于快速处置涉水险情,提升航渡生存概率和抢滩登陆机动性具有重要意义.本文梳理了典型轮式、履带式水陆两栖有人/无人平台构造原理和技术特性,阐述了其航态特征和航行时水阻力成分,剖析了高速水陆两栖平台水阻力与其构型的内在联系,重点从可收放悬架创新设计、附件减阻创新布局、车体形状优化仿生、沟槽和气幕技术应用等角度总结归纳了减阻增速方法.研究结论可作为新一代水陆两栖无人平台研制的技术参考,也可为水陆两栖无人装备建设和规划发展提供参考.     

一种具备协作机制的市场化无人战斗机任务分配方法

当多无人战斗机编队需要对多个目标的敌方阵地进行攻击时,如何在有限的无人战斗机中选择最优的任务分配方案是UCAV编队能够有效完成任务的关键.首先提出了的方案优劣判定定理,然后将目标看作优化对象,根据UCAV的数目和目标的数目之间的差别制定了相应的任务分配策略.其次,基于相应的任务分配策略提出了具备合作机制的市场化的任务分配方法.该方法通过市场上买卖的方法和优化目标之间的相互协作,可以求出满足帕累托优化条件的最优任务分配方案.最后将本方法和基于粒子群的任务分配方法进行了对比分析并且进行了仿真验证.仿真结果表明使用本方法可以消除使用粒子群算法给帕累托最优方案的求解带来的不确定性.在局部代价和收益发生变化时,通过局部协调就可以获得最佳任务分配方案.     

火力发电企业燃料智能化管理系统研究与应用

针对火电企业燃煤存储、配煤掺烧及自动上煤的燃料管理中的问题,以泌阳发电厂生产实践为例进行研究,构建煤场自动化的燃料全流程智能化管控平台。该平台依托工业机器人等矿工机械设备,结合物联网、人工智能、自动控制、信息及相关系统集成技术,通过精细化配煤掺烧,使混煤煤质硫分大幅度提高,能有效降低炉膛出口污染物的排放,并配合各种精细化管控操作,优化生产区域管理,提供每日最经济的分仓配煤方案,增加经济煤种的消耗量,最大限度提高配煤掺烧的效益。通过直接对DCS输煤控系统发送配煤指令,来实现斗轮机作业的无人化。     

基于变分贝叶斯的容积H∞滤波在无人船载低成本MIMU对准的应用

无人船在恶劣海况下对其船载低成本微机械惯性测量单元(micro inertial measurement unit, MIMU)进行初始对准,其精度不仅会受到海浪摇摆、浪涌等未知复杂干扰的影响,还会受传感器噪声的影响。针对这一问题,提出基于变分贝叶斯的H_∞滤波算法(variational Bayesian cubature H_∞ filter, VBCH),从而实现在系统噪声或状态方程不确定且系统噪声和量测噪声同时具有“时变”“厚尾”特性情况下的自适应鲁棒滤波。仿真实验表明,随着MIMU噪声的增大以及各项误差系数的不稳定性增强,系统噪声和状态方程逐渐变得不确定,基于卡尔曼滤波的自适应算法逐渐失效,而本文提出基于H_∞控制理论VBCH算法则能够继续保持一定的对准精度和算法鲁棒性：对无人船载低精度MIMU的天向对准精度达到1.5°,东向、北向对准精度能达到0.1°。满足无人船大失准角初始对准的要求,具有一定的应用价值。