对于多项式模糊系统, 提出一种具有公共Lyapunov矩阵的混合H2/H∞性能准则。基于多项式Lyapunov函数与平方和分解技术, 推导出多项式模糊系统混合H2/H∞状态反馈控制器的存在条件。通过求解一个具有多项式平方和约束的参数极小化问题, 给出了混合H2/H∞模糊控制器优化设计方法。

在温度发生变化以及温度不均匀的情况下, 机载光电产品的结构零件和光学元件会发生变形, 从而影响其光学系统性能; 此外, 温度过高或过低会降低关键元器件的可靠性与工作寿命。因此, 机载光电产品设计时, 进行热仿真评估尤为重要。机载光电产品中, 探测器和印制板是最主要的发热元器件, 因此如何提高其热仿真精度是提高评估有效性的关键。通过对探测器和印制板的组成、工作原理、常规热仿真建模方法等进行分析, 提出了改进的热仿真建模方法。经过试验验证, 改进的热仿真建模方法大幅度提高了仿真精度, 提高了热仿真评估的有效性。

在梳理分析当前触控技术发展现状的基础上, 结合未来民用飞机驾驶舱显示控制的发展需求和趋势, 分析了触控技术的使用场景、预期功能以及需满足的技术要求, 并提供了符合性验证思路方面的考虑。

通过对所有转塔类光电产品结构的梳理分析, 确定对某典型结构转塔进行结构参数化设计技术的研究。提取转塔典型零部件的结构顶层特征参数, 建成转塔零部件的三维参数化结构设计模型和零件工程图参数化设计模型, 并经验证和测试, 取得了令人满意的效果。通过嵌入UG NX软件中的二次开发模块, 实现对参数化设计模型的数据库管理,使这种建好的参数化设计模型成为公共资源。

针对运行的变速箱轴承难以采集振动信号进行状态监测与故障诊断的缺点, 采用红外热图像对变速箱轴承进行状态监测与故障诊断。利用红外热像仪采集变速箱两端轴承的红外热图像, 然后通过二维经验模态分解方法将红外热图像分解成本征模式函数, 对其处理后与主成分分析法相结合进行图像融合, 得到对比度增强后的图像。最后对原图像与增强后的图像进行特征参数提取, 并利用聚类分析对轴承不同状态进行分离。证明了红外热图像可以准确地诊断出轴承故障。

针对合成孔径雷达成像-地面动目标显示(SAR-GMTI)对运动目标的威胁, 给出了基于微动调制的间歇采样转发干扰方法, 并分析了该方法对SAR-GMTI的干扰性能。该方法沿方位向的干扰通过在慢时间域进行余弦调相, 沿距离向的干扰是通过对信号间歇采样转发, 二者结合可在SAR成像中形成二维网状干扰效果。建立了干扰模型, 给出了干扰信号成像表达式, 最后以三通道干涉对消技术为例着重分析了其对多通道GMTI的对抗性能。仿真实验表明该干扰仅能被对消一小部分, 对多通道SAR-GMTI仍然具有二维点状干扰效果, 但二维点状目标将出现增强区和削弱区。

针对雷达网在鉴别距离多假目标干扰过程中, 鉴别效果随距离多假目标密集程度增大而变差的问题, 提出了一种基于目标径向速度估计的距离多假目标干扰鉴别方法。首先, 选定基准雷达并进行量测分组预处理, 将其他组网雷达目标量测转换至基准雷达局部坐标系下进行基于位置信息的量测关联, 以初步排除不相关的虚假量测与杂波, 同时减小计算量; 然后, 基于坐标转换后量测的位置信息估计出目标径向速度, 与基准雷达径向速度量测进行检验, 以实现虚假目标的鉴别。仿真结果表明, 此方法在距离多假目标密集程度较大的情况下具有较高的正确鉴别率, 且能够对目标进行稳定跟踪。

提高目标检测算法在复杂场景下的检测鲁棒性是目前计算机视觉领域的一个重点、难点问题。传统的运动目标检测都是基于目标的单一特征, 提出一种融合颜色特征和纹理特征的背景建模方法, 并将其运用于运动目标检测。首先对基于颜色的高斯混合模型加以改进, 减少了传统高斯混合模型的计算量, 然后将高斯混合模型与LBP纹理模型用D-S证据理论进行融合。实验结果表明, 两个特征的融合有很好的互补作用, 并且能够实时、准确地检测出运动目标。

传统稀疏编码模型特征选择能力较弱, 稀疏系数向量中负系数的存在导致维数偏高、信息冗余, 不利于目标识别。针对这个问题, 提出了一种基于自适应弹性网络的稀疏编码模型。该模型首先利用融合尺度空间的AGAST检测子提取特征点, 经过FREAK算子描述, 采用能够自适应选择强相关性特征的自适应弹性网络回归模型求解稀疏系数向量, 最后通过分类器实现对目标的分类识别。实验结果表明,特征检测算法对于图像中尺度、视角、光照和旋转等变换具有更强的鲁棒性, 在自适应弹性网络的约束下, 模型具有较好的识别性能。

为了满足现代高科技的作战要求, 导弹控制系统可以采用直接力/气动力复合控制的方法, 来增加导弹的机动性和精确性。首先对导弹建立俯仰通道内的数学模型, 并运用切换控制方法分别对气动力和直接力的控制律进行设计。其次为了提高气动力控制的精度, 引入了指数趋近律, 结合模糊控制的方法, 对直接力系统中的不确定参数进行优化设计, 提高了直接力控制的有效性。最后利用仿真对复合控制系统控制器的设计结果进行了验证。

为了充分利用高光谱图像中包含的空间信息, 将一种改进的双边滤波应用到其目标检测中, 提出基于光谱角匹配的双边滤波稀疏表示高光谱目标检测算法。通过将光谱角匹配与双边滤波相结合, 用高光谱图像像元之间的相似性作为双边滤波器中值域距离的权值, 在抑制了图像各波段中噪声的同时突出了目标, 然后通过稀疏表示算法进行目标检测。实测的高光谱数据实验显示, 与传统稀疏表示方法和普通双边滤波稀疏表示方法比较, 所提方法在检测效果上有一定的提高。证明了充分利用高光谱图像的空间信息能进一步提高其目标检测的效果。

针对近程巡飞弹纵向控制系统设计中存在系统模型的非线性、不确定性、耦合性等问题, 引入了自抗扰控制(ADRC)方法。介绍了ADRC的结构、原理、算法实现及参数整定规则, 设计具有解耦抗干扰能力的ADRC。针对扩张状态观测器线性区间宽度参数较小时出现的震颤现象和控制性能降低的问题, 提出了一种改进非线性函数的方法, 设计了纵向运动控制系统。在Simulink平台下进行仿真实验, 仿真结果表明, 提出的改进方法有效解决了震颤问题, 增强了控制器性能, 设计的改进自抗扰纵向巡飞控制系统具有良好的控制性能, 验证了该改进方法及控制系统的合理性。

为了改善融合图像的对比度, 保留源图像的丰富有效信息, 借助有限离散剪切波(FDST)的优良特性, 提出了一种基于有限离散剪切波域的图像融合算法。首先将源图像经过FDST分解, 得到一系列高低频子带; 然后采用改进的像素加权与区域空间频率相结合的融合方案对低频系数进行选取, 高频则引入区域平均梯度对比度的融合方法; 再借助FDST逆变换对融合系数进行重构获得融合图像。通过对比试验结果表明: 所提算法的融合结果在主观视觉上对比度适中, 图像清晰自然, 且各项客观评价指标均明显改善; 进一步说明了改进算法优于其他算法, 大大提升了图像融合的质量。

针对地面目标机动不确定和风扰动条件下的四旋翼无人机目标跟踪问题, 提出了一种全局稳定的控制策略。控制系统分为位置和姿态两个子系统。位置控制部分针对缺少目标与载机的相对速度问题, 设计了输出有界的基于观测器的滑模控制器, 且其输出能够保证所生成的期望姿态指令有界;设计了基于四元数的姿态控制器, 通过增加非线性切换项, 加快了动态跟踪速度, 并得到了整个位置-姿态系统的稳定性证明。建立了风扰动模型, 进行了目标机动情况下的跟踪飞行仿真, 得到了满意的跟踪效果。

针对复杂地形和威胁环境下武装直升机对地攻击航路规划问题, 对鸽群优化进行了改进, 提出了融入威胁启发机制的改进鸽群优化。充分利用作战区域中已知的威胁信息, 将其作为启发信息反馈到鸽群中指导信鸽飞行, 增强个体在搜索过程中的方向性。此外, 采用航路点允许列表构成鸽群优化的寻优空间, 缩小搜索空间, 并保证了生成航路的可行性。仿真结果表明, 所提出的方法能够有效地规划出直升机的最优航路, 且规划航路具备避开地形障碍和敌方威胁的能力。

主要介绍了非声探潜技术在航空尾迹探潜上的应用。通过对航迹尾流、气泡尾流、热尾流、生物尾流和磁尾流等潜艇尾迹的特征的阐述, 针对不同的特征, 分别给出了 SAR、激光雷达、红外辐射测温、光谱成像和低频磁异常探测等相应的非声探测技术。分析了各探潜方法的优缺点, 以及与航空平台的结合点, 展望了非声探测技术在航空尾迹探潜方面的应用前景。

针对空间光学遥感器对大口径主反射镜质量轻、面形精度高的要求, 设计了一种超轻量化SiC反射镜。首先确定反射镜的轻量化方案, 之后采用集成优化方法, 在ISight软件平台上集成几何建模、有限元分析和面形拟合等设计流程并自动化运行。反射镜结构参数为优化变量, 镜体质量和面形精度RMS值为目标函数。采用第二代非劣排序遗传算法(NSGA-II)对集成优化模型进行多目标、全局性的优化求解。最后结合制造工艺调整优化结果, 得到反射镜的最终设计方案并仿真分析。结果表明, 反射镜的质量为11.4 kg, 面密度为37 kg/m2, 光轴水平工况下面形RMS值为1 nm, 一阶自由模态频率为1100 Hz。结果验证了所提出的集成优化方法的有效性。

针对含噪情况下的盲源分离问题, 将小波降噪方法引入盲源分离模型之中, 对两种小波降噪与盲源分离算法结合的信号分离方法, 即预降噪+盲源分离, 以及预降噪+盲源分离+后降噪, 从理论上进行了原理与特点分析, 并通过数值仿真比较了不同信噪比情况下两种方法对于混合信号的分离效果。仿真表明, 采用小波降噪与盲源分离结合的信号分离方法, 相比于单纯采用盲源分离算法, 能够大大提高信号的分离效果;预降噪+盲源分离+后降噪的信号分离方法比采用预降噪+盲源分离的信号分离方法效果普遍提高。

分析了高超声速飞行器机翼关键部件的损伤演化及飞行器飞行动态对损伤的影响。在建立了高超声速飞行器机翼关键部件损伤动力学模型、飞行器动力学模型以及对机翼关键部件载荷应力分析的基础之上, 依次分析了飞行器飞行高度、速度、迎角以及控制舵面偏角等飞行器变量对机翼关键部件损伤动态特性的影响, 以确定影响损伤的关键变量。仿真结果表明, 相对于其他变量, 飞行器迎角对机翼关键部件损伤的影响是最大的。基于此结果可得出当飞行器进行高超声速飞行时, 从保证飞行安全与延长使用寿命的角度来看, 应尽量限制飞行迎角大小。所得结论为实际工程中结构可靠性设计提供了有价值的参考。

全息波导元件的设计通常会分解为光栅设计和波导设计, 这种设计过程并不直观, 且不适用于加工误差分析。为了解决上述问题, 提出一种全息波导元件的综合分析方法, 以二维出瞳拓展的全息波导显示系统为例, 针对波导上下表面不平行度、光栅结构参数进行误差分析, 以便了解上述误差对成像质量的影响。通过对模型参数的误差分析, 对实际的生产加工过程提出有意义的精度指导。

传感器是测量无人机姿态信息的核心, 传感器为无人机的飞行提供安全、可靠、全面的数据信息。飞机的安全很大程度上取决于传感器是否故障。故障诊断技术的研究, 有利于提高飞行器的运行安全可靠性。首先,对无人机机载传感器的工作原理进行分析, 在此基础上建立无人机执行机构的解析模型。以模型为依据, 对无人机的传感器进行特性仿真。其次, 利用了一种基于残差的阈值-改进SPRT联合诊断算法, 从残差中提取故障特征, 对传感器的工作状态做出检测和判断。最后, 建立了传感器故障常见的数学模型, 亦对传感器故障特性进行仿真验证。结果表明, 这种方案能有效提高传感器故障的诊断精度,故障诊断算法有效。

通过对机载激光**跟踪控制精度的需求分析, 以典型激光通信电机模型为控制对象, 选取了能够满足机载激光**控制精度的复合轴控制结构和自抗扰控制算法, 并结合工程实现, 对控制参数整定进行了简化和改进, 省去了跟踪微分器, 将非线性的控制律和扩张观测器改为线性结构。实验结果表明, 该设计方法能够满足粗、精瞄准阶段跟踪系统的角跟踪精度要求, 且具有较强的灵活性和鲁棒性。

针对四旋翼飞行器的非线性飞行控制模型, 提出了一种新改进的量化因子自整定二维直接控制量型模糊PID控制器。通过分析量化因子与模糊控制器输入输出的模糊逻辑关系, 对量化因子分别设计模糊整定器并确定了相应的模糊输入量以及模糊规则表, 然后利用自整定算法实现量化因子在线实时调整。通过对四旋翼飞行器进行动力学建模以及控制通道分析, 进行了姿态飞行控制仿真实验。与传统PID型模糊控制器相比, 本文设计的控制器在动态响应速度及抗外界干扰性能方面效果更优。

针对样例主从式双余度飞控计算机体系架构, 提出一种容错管理策略,设计了系统故障检测与诊断、系统资源管理、故障恢复等算法。在无人机半物理仿真平台下进行了容错策略算法测试, 结果表明,该容错策略正确, 算法功能和性能满足工程应用需求。