第17卷第4期 智能系统学报 Vol.17 No.4 2022年7月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Jul.2022 D0:10.11992/tis.202205033 网络出版地址：https:/kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20220708.1046.002.html 基于探索群策略鸽群优化的高超声速 飞行器飞/发一体化控制 向宏程，邓亦敏，段海滨 (北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京10008) 摘要：高超声速飞行器飞/发一体化系统具有气流一体化、结构一体化等强飞/发耦合特性，为控制系统的设计 带来一定的挑战。针对高超声速飞行器控制系统设计问题，首先在建立高超飞行器飞/发一体化系统模型的基 础上，设计了相应的纵向控制律，提出了一种新型的探索群策略鸽群优化算法，并将其应用于高超飞行器飞/发 一体化控制参数整定。最后，通过探索群鸽群优化算法对控制参数进行优化，并与基本鸽群优化、粒子群优化 进行了对比仿真分析，验证了所提探索群策略鸽群优化算法的可行性和优越性。 关键词：高超声速飞行器；飞/发一体化控制；鸽群优化；探索群：高度控制；速度控制：参数整定；时间加权积分 绝对误差 中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1673-4785(2022)04-0849-07 中文引用格式：向宏程，邓亦敏，段海滨.基于探索群策略鸽群优化的高超声速飞行器飞/发一体化控制智能系统学报， 2022,17(4):849-855. 英文引用格式：XIANG Hongcheng,DENG Yimin,,DUAN Haibin.Integrated control of hypersonic aerial vehicle and engine sys- tem based on exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization J.CAAl transactions on intelligent systems,2022, 17(4):849-855. Integrated control of hypersonic aerial vehicle and engine system based on exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization XIANG Hongcheng,DENG Yimin,DUAN Haibin (School of Automation Science and Electrical Engineering,Beihang University,Beijing 100083,China) Abstract:There are strong coupling characteristics between hypersonic aerial vehicle and engine in the integrated sys- tem,such as air flow integration and structure integration,which brings too much challenges to the design of control sys- tem.Aiming at the challenge of the design of hypersonic aerial vehicle control system,an integrated flight/launch sys- tem model of hypersonic vehicle is established and corresponding longitudinal control law is also designed for this sys- tem.An exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization algorithm is proposed to overcome the difficulties in debugging the parameters integrated control system.Finally,the control parameters are optimized by the exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization algorithm,which is compared with the basic pigeon inspired optimiz- ation and particle swarm optimization,verifying the feasibility and superiority of the proposed exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization algorithm. Keywords:hypersonic aerial vehicle;integrated control of vehicle and engine;pigeon inspired optimization;exploring swarm;altitude control;velocity control:parameter setting:integral time-weighted absolute error 高超声速飞行器是指速度比声速大5倍以上 民用方面都有一定的应用价值0.2004年，美国国 的飞行器，具有飞行速度快、作战射程远、突防能 家航空航天局研制的X-43A试飞成功，标志着吸 力强、攻击范围广和打击效能好等优点，在军事和 气式高超声速飞行器从实验室过渡到工程阶段。 近些年来，随着世界各国的高超声速飞行器 收稿日期：2022-05-20.网络出版日期：2022-07-11. 基金项目：国家自然科学基金项目(U20B2071,U19B2033). 的相关技术不断发展B,越来越多的研究开始指 通信作者：段海滨.E-mail:hbduan@buaa.edu.cn 向高超声速发动机系统和高超声速飞/发一体化DOI: 10.11992/tis.202205033 网络出版地址: https://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1538.TP.20220708.1046.002.html 基于探索群策略鸽群优化的高超声速 飞行器飞/发一体化控制 向宏程，邓亦敏，段海滨 （北京航空航天大学 自动化科学与电气工程学院，北京 10008） 摘 要：高超声速飞行器飞/发一体化系统具有气流一体化、结构一体化等强飞/发耦合特性，为控制系统的设计 带来一定的挑战。针对高超声速飞行器控制系统设计问题，首先在建立高超飞行器飞/发一体化系统模型的基 础上，设计了相应的纵向控制律，提出了一种新型的探索群策略鸽群优化算法，并将其应用于高超飞行器飞/发 一体化控制参数整定。最后，通过探索群鸽群优化算法对控制参数进行优化，并与基本鸽群优化、粒子群优化 进行了对比仿真分析，验证了所提探索群策略鸽群优化算法的可行性和优越性。 关键词：高超声速飞行器；飞/发一体化控制；鸽群优化；探索群；高度控制；速度控制；参数整定；时间加权积分 绝对误差 中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1673−4785(2022)04−0849−07 中文引用格式：向宏程, 邓亦敏, 段海滨. 基于探索群策略鸽群优化的高超声速飞行器飞/发一体化控制 [J]. 智能系统学报, 2022, 17(4): 849–855. 英文引用格式：XIANG Hongcheng, DENG Yimin, DUAN Haibin. Integrated control of hypersonic aerial vehicle and engine sys￾tem based on exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization[J]. CAAI transactions on intelligent systems, 2022, 17(4): 849–855. Integrated control of hypersonic aerial vehicle and engine system based on exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization XIANG Hongcheng，DENG Yimin，DUAN Haibin (School of Automation Science and Electrical Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China) Abstract: There are strong coupling characteristics between hypersonic aerial vehicle and engine in the integrated sys￾tem, such as air flow integration and structure integration, which brings too much challenges to the design of control sys￾tem. Aiming at the challenge of the design of hypersonic aerial vehicle control system, an integrated flight/launch sys￾tem model of hypersonic vehicle is established and corresponding longitudinal control law is also designed for this sys￾tem. An exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization algorithm is proposed to overcome the difficulties in debugging the parameters integrated control system. Finally, the control parameters are optimized by the exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization algorithm, which is compared with the basic pigeon inspired optimiz￾ation and particle swarm optimization, verifying the feasibility and superiority of the proposed exploring swarm strategy based pigeon inspired optimization algorithm. Keywords: hypersonic aerial vehicle; integrated control of vehicle and engine; pigeon inspired optimization; exploring swarm; altitude control; velocity control; parameter setting; integral time-weighted absolute error 高超声速飞行器是指速度比声速大 5 倍以上 的飞行器，具有飞行速度快、作战射程远、突防能 力强、攻击范围广和打击效能好等优点，在军事和 民用方面都有一定的应用价值[1]。2004 年，美国国 家航空航天局研制的 X-43A 试飞成功，标志着吸 气式高超声速飞行器从实验室过渡到工程阶段[2]。 近些年来，随着世界各国的高超声速飞行器 的相关技术不断发展[3-4] ，越来越多的研究开始指 向高超声速发动机系统和高超声速飞/发一体化 收稿日期：2022−05−20. 网络出版日期：2022−07−11. 基金项目：国家自然科学基金项目（U20B2071, U19B2033）. 通信作者：段海滨. E-mail：hbduan@buaa.edu.cn. 第 17 卷第 4 期 智 能 系 统 学 报 Vol.17 No.4 2022 年 7 月 CAAI Transactions on Intelligent Systems Jul. 2022