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题目:异构多平台协同控制方法研究

关键词:异构;协同控制;僚机丢失;一致性算法;线性二次型微分对策

  摘要

多飞行器协同作战是信息化、网络化环境下适应“以平台为中心”的单飞行器作战模式向“以网络为中心”的多飞行器协同作战模式转移的需要。异构多平台协同控制作为多飞行器协同的一种特殊形式,将在更加信息化、网络化、综合化和无人化的未来战场上发挥越来越重要的作用。论文主要研究了僚机通信丢失的情况下有人机和无人机的协同控制问题,以及目标飞行器-攻击导弹-防御导弹的作战场景下的机-弹协同控制问题,给出了各自异构多平台协同控制方法。论文主要研究成果如下:(1) 有人机-无人机协同控制在“僚机丢失”问题中,有人机和无人机在通信网络中地位不同,飞行器的通信拓扑结构也存在切换。在这种异构网络结构中,为作为长机的有人机和作为僚机的无人机设计了分散化的协同控制策略。运用图论的描述方法,分析了飞行器分布式局部通信拓扑与有人机-无人机异构网络化分布式协同控制系统性能之间的关系。该分布式协同控制策略可以通过仅在相邻飞行器之间传输的各自的可测状态信息,实现有人机-无人机的协同控制,具有可扩展性好、通信量少等特点。(2) 飞机-攻击弹-防御弹协同控制目标飞行器-攻击导弹-防御导弹的作战场景,是一种通过飞机发射防御导弹并进行协同,主动击打和对抗攻击导弹的新型空战场景。在线性二次型微分对策问题的基础上,增加了机-弹异构协同控制的因素,制定了协同控制策略。分析了协同线性二次型微分对策问题中几个重要控制参数的意义。该策略大大降低了飞行器尤其是防御导弹加速度的数量级,即降低了其对于机动性的需求。