目錄
序
前言
第1章 群體行為及智能涌現(xiàn)的基本原理 1
1.1 生物群體智能行為 1
1.1.1 覓食行為 1
1.1.2 群體智能行為的產(chǎn)生 2
1.1.3 生物群體的交流機(jī)制 3
1.1.4 生物群體的分工與協(xié)作 5
1.1.5 基于生物群體行為的統(tǒng)一優(yōu)化框架 6
1.2 群體智能的概念和內(nèi)涵 7
1.2.1 群體智能的概念 7
1.2.2 群體行為與一致性 8
1.3 群體行為及智能涌現(xiàn)的一致性數(shù)學(xué)模型描述 9
1.3.1 多智能體一致性數(shù)學(xué)模型 9
1.3.2 一致性理論的典型應(yīng)用 11
1.4 本章小結(jié) 13
習(xí)題 13
參考文獻(xiàn) 14
第2章 兩類飛行器智能集群的控制與規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù) 16
2.1 航空器智能集群的控制與規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù) 16
2.1.1 航空器智能集群安全控制主要問題與相關(guān)概念 16
2.1.2 航空器智能集群安全狀態(tài)模型 18
2.1.3 航空器智能集群安全效能評估 29
2.1.4 航空器智能集群安全控制策略 32
2.2 航天器智能集群的控制與規(guī)劃關(guān)鍵技術(shù) 35
2.2.1 航天器智能集群控制技術(shù) 35
2.2.2 航天器智能集群規(guī)劃技術(shù) 43
2.3 本章小結(jié) 46
習(xí)題 46
參考文獻(xiàn) 46
第3章 群體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)模型 52
3.1 基礎(chǔ)知識 52
3.1.1 圖和網(wǎng)絡(luò)的基本概念 53
飛行器智能集群技術(shù) vi
3.1.2 基于圖論的集群描述 54
3.2 自驅(qū)動(dòng)粒子模型 55
3.2.1 Boid模型 56
3.2.2 Vicsek模型 58
3.2.3 Cucker-Smale模型 60
3.3 引力/斥力勢場模型 62
3.3.1 離散作用模型 62
3.3.2 連續(xù)介質(zhì)模型 64
3.3.3 作用勢場模型 65
3.4 平均場模型 67
3.4.1 平均場估計(jì)方法 67
3.4.2 穩(wěn)態(tài)解分析方法 69
3.5 最優(yōu)控制模型 70
3.5.1 響應(yīng)式控制策略 71
3.5.2 規(guī)劃式控制策略 73
3.6 本章小結(jié) 74
習(xí)題 74
參考文獻(xiàn) 74
第4章 飛行器集群飛行動(dòng)力學(xué)與控制模型 76
4.1 導(dǎo)彈集群飛行動(dòng)力學(xué)與控制模型 76
4.1.1 典型坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系 76
4.1.2 典型導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)模型 79
4.1.3 基于狀態(tài)空間的導(dǎo)彈動(dòng)力學(xué)與控制模型 82
4.1.4 導(dǎo)彈集群動(dòng)力學(xué)與控制模型 83
4.2 無人機(jī)集群飛行動(dòng)力學(xué)與控制模型 83
4.2.1 固定翼無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型與控制 84
4.2.2 多旋翼無人機(jī)動(dòng)力學(xué)模型與控制 91
4.2.3 無人機(jī)編隊(duì)相對運(yùn)動(dòng)模型 94
4.3 航天器集群飛行動(dòng)力學(xué)與控制模型 96
4.3.1 坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系 96
4.3.2 航天器二體動(dòng)力學(xué)與非線性相對運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué) 97
4.3.3 基于狀態(tài)空間的航天器動(dòng)力學(xué)與控制模型 99
4.3.4 航天器集群動(dòng)力學(xué)與控制模型 100
4.4 本章小結(jié) 102
習(xí)題 103
參考文獻(xiàn) 103
第5章 飛行器集群任務(wù)自主決策與智能規(guī)劃方法 104
5.1 飛行器集群任務(wù)自主決策 104
5.1.1 飛行器集群任務(wù)自主決策相關(guān)概念 104
5.1.2 飛行器集群任務(wù)自主決策類型 105
5.1.3 飛行器集群任務(wù)自主決策流程 106
5.2 飛行器集群任務(wù)自主決策框架 107
5.2.1 自主決策分層式框架 107
5.2.2 飛行器集群任務(wù)自主決策模式 109
5.3 飛行器集群任務(wù)自主決策技術(shù)途徑 111
5.3.1 任務(wù)自主決策的基本問題 111
5.3.2 基于模糊認(rèn)知圖的飛行器集群決策 111
5.3.3 基于專家先驗(yàn)知識的飛行器集群決策 113
5.3.4 基于微分博弈的飛行器集群決策 113
5.3.5 基于優(yōu)化理論的飛行器集群決策 115
5.3.6 基于人工智能的飛行器集群決策 116
5.4 飛行器集群任務(wù)規(guī)劃相關(guān)概念及典型場景 118
5.4.1 協(xié)同偵察任務(wù) 118
5.4.2 協(xié)同打擊任務(wù) 118
5.4.3 協(xié)同突防任務(wù) 119
5.5 飛行器集群任務(wù)規(guī)劃模型框架 120
5.5.1 飛行器集群任務(wù)分配的數(shù)學(xué)模型 120
5.5.2 飛行器集群協(xié)同航跡規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型 128
5.6 飛行器集群任務(wù)規(guī)劃技術(shù)途徑 129
5.6.1 飛行器集群任務(wù)分配求解方法 129
5.6.2 飛行器集群協(xié)同航跡規(guī)劃求解方法 130
5.7 本章小結(jié) 132
習(xí)題 132
參考文獻(xiàn) 133
第6章 群體智能算法原理及改進(jìn) 135
6.1 鴿群算法原理及改進(jìn) 135
6.1.1 鴿群算法的原理 135
6.1.2 鴿群算法的改進(jìn) 138
6.2 蟻群算法原理及改進(jìn) 143
6.2.1 蟻群算法的原理 143
6.2.2 蟻群算法的改進(jìn) 146
6.3 狼群算法原理及改進(jìn) 148
6.3.1 狼群算法的原理 148
6.3.2 狼群算法的改進(jìn) 152
6.4 人工蜂群算法原理及改進(jìn) 155
6.4.1 人工蜂群算法的原理 155
6.4.2 人工蜂群算法的改進(jìn) 159
6.5 本章小結(jié) 162
習(xí)題 162
參考文獻(xiàn) 162
第7章 飛行器智能集群的控制技術(shù) 163
7.1 導(dǎo)彈的編隊(duì)控制與博弈控制 163
7.1.1 導(dǎo)彈的編隊(duì)控制 163
7.1.2 導(dǎo)彈的博弈控制 168
7.2 無人機(jī)的編隊(duì)控制與博弈控制 172
7.2.1 無人機(jī)的編隊(duì)控制 172
7.2.2 無人機(jī)的博弈控制 181
7.3 航天器的編隊(duì)控制與博弈控制 184
7.3.1 航天器的編隊(duì)控制 184
7.3.2 航天器的博弈控制 191
7.4 本章小結(jié) 194
習(xí)題 194
參考文獻(xiàn) 195