无人机气液压发射动力学数值仿真IHDR自主学习框架的三维路径规划

       气液压发射起飞是近年来国际上出现的一种先进的中小型无人机发射方式,以气液压能源提供动力实现无人机发射起飞.基于气液压系统原理,对蓄能器气体弹簧的弹性系数进行分析,建立由气液压系统动力学模型、增速滑轮组动力学模型、无人机及滑车的运动方程构成的发射过程动力学模型,并进行仿真计算和数值分析,分析结果表明无人机及滑车质量、蓄能器充油压力、液压缸活塞有效面积、蓄能器容积是影响发射过程和起飞速度的关键参数,在一定范围内通过调节气液压系统参数可适应于不同的无人机起飞质量和起飞速度要求.采用与试验结果比对的方法修正气液压系统的总粘性阻尼系数,将仿真结果与试验结果进行对比研究,研究结果表明仿真计算结果与试验结果表现出较好的一致性,证明了发射过程动力学模型的正确性,为无人机气液压发射装置的工程研制提供了重要的理论参考。

       提出一种基于自主学习框架的无人机3维路径规划方法.该自主学习框架由知识学习、知识检索和在线更新三部分组成.在该框架中,无人机在线路径规划时首先从过去的规划经验中提取控制量直接用于指导当前机器人的行动,另一方面,如果检索结果对于当前无人机的状态是无效的,可以在线启动常规3维路径规划算法,实时计算机器人的控制量,在控制机器人运动的同时将当前状态下的新决策量添加到知识库中从而对其进行更新.此外,分别采用增量分层判别回归算法(IHDR)和k-D树方法建立了路径规划知识库.其中,IHDR方法通过增量方式,可将以往的路径样本建立为一棵分层树.大量的仿真结果对比表明,在本文提出的框架下,基于IHDR的方法比传统的k-D树方法具有更好的实时性。

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