火箭弹简易捷联惯导系统的姿态解算修正方法

在导航运动系统精度问题的研究中,火箭弹上简易捷联惯导系统的速率陀螺测量误差和漂移较大,如果直接对速率陀螺积分解算姿态可能导致较大偏差.而传统的滤波方法将弹体的姿态运动认为是近似线性的变化,对高频运动的火箭弹建模会产生较大的模型误差.为有效提高滤波模型的精确性和组件测量精度,提出了一种根据当前统计模型的姿态运动模型滤波方法,通过对运动状态的有限转移建模可以较好地描述火箭弹姿态的高频运动方式,并进行仿真.仿真实验证明,统计模型建立的滤波方法对火箭弹简易捷联惯导系统的姿态解算结果要优于传统的基于线性拟合模型的滤波方法.     

卫星快速稳定随机PD控制研究

本文以卫星对地立体观测为背景，研究了控制参数及随机噪声对卫星姿态指向精度和姿态稳定度的影响，得到了一种保证高精度姿态指向与姿态稳定度的快速稳定随机PD控制参数求解方法，并采用由本文提出的求解方法得到的控制参数进行了数学仿真。     

空间轨道目标ISAR成像方法

研究了高速空间目标逆合成孔径雷达(Inverse synthetic aperture radar，ISAR)成像问题；根据空间目标回波模型提出了先进行速度补偿再进行平动补偿的ISAR成像方法。研究了高速运动目标回波模型，针对空间目标回波为线性调频信号的特点，提出采用CLEAN算法的线性调频信号参数估计方法对回波进行速度补偿。最后对自旋和非自旋两类轨道飞行目标成像进行了分析。仿真结果验证了理论分析的正确性和成像方法的有效性。     

高速自旋飞行器惯性制导系统技术研究

高速自旋飞行器对导航制导系统提出了较高的技术要求,针对目前在高速自旋飞行器制导系统广泛使用的平台式惯性导航系统和捷联式惯性导航系统（SINS）各自存在的优缺点,提出一种新型的单轴稳定SINS。该系统通过在原捷联IMU上增加一个横滚隔离环隔离了飞行器的高速自旋运动,并设计了适用于单轴稳定SINS的力学编排,保证了导航定位精度。通过仿真,比较分析了采用上述两种惯导系统的自旋飞行器的姿态和定位精度。仿真结果表明,单轴稳定SINS在减小其体积和重量的同时又保证了系统的姿态和定位精度。研究结果可为高速自旋飞行器惯导系统的工程设计提供理论参考依据。     

潜艇水平面操纵运动模型误差仿真分析

潜艇水平面运动模型是对潜艇水平面操纵运动进行仿真模拟的基础,运动模型选择的合适与否将直接影响潜艇操纵运动仿真的精确性和实时性。为此,以某型潜艇为研究对象,编制潜艇水平面线性与非线性操纵运动仿真程序,通过仿真并与实艇试验数据比较,分析了两种操纵运动模型的仿真误差,结果表明潜艇水平面操纵运动非线性模型误差远小于线性模型误差,与线性模型相比较,水平面非线性操纵运动模型具有更高的使用价值。     

基于SIMULINK的卫星姿控系统的仿真实现

卫星姿态确定数学模型涉及到姿态敏感器系统、卫星姿态动力学与运动学原理以及数据处理方法，系统对象比较复杂。首先，基于欧拉角法和四元素法建立了微小卫星姿态运动学模型，基于相平而控制法建立了采用恒定推力的开关式控制的喷气姿态控制系统，随后，在MATLAB的Simulink交互式仿真集成环境中对模型进行仿真研究，验证了模型的有效性；最后，对卫星模型选取了适当的参数，仿真结果满足对定姿精度和姿态稳定度的要求，完成了模型的设计。为说明卫星姿态控制中相关的算法，文中介绍了simulink模块的结构框图。     

带有挠性附件卫星的自适应内模控制

挠性部件诱导的振动干扰有时严重影响大型卫星姿态指向和稳定度。为了保证姿态控制的高精度和高稳定度,本文导出了带有“拍打”运动的挠性卫星数学模型,并指出模型的不确定性;给出了卫星姿态控制器的基本形式,分析了控制器参数的选取准则以保证姿态控制系统的稳定性;进而利用在轨辨识在线修正控制器参数形成了卫星姿态的自适应内模控制器。分析和实验表明,本文提出的自适应内模控制器能够有效提高大型卫星的姿态指向精度和稳定度。     

自主捕获中自旋目标运动特性分析与地面模拟方法

针对在轨服务任务中非合作自旋目标自主捕获操作的特点及自旋目标运动特性分析,建立了目标的简化模型,并对其运动模拟需求进行了分析.在此基础上提出了自旋目标地面运动模拟的方案和2种基于6自由度工业机器人的运动模拟方法,即:基于机械臂末端运动的常规模拟法和基于机械臂肩部奇异点的自旋运动模拟法.最后,分别对这2种模拟方法进行原理介绍和试验仿真,仿真结果表明了方法的可行性和有效性.     

水陆坦克海上运动姿态实时仿真探讨

探讨了如何解决水陆坦克海上运动姿态的实时仿真问题。根据水陆坦克运动动态平衡原理,采用保角法建立了在不同浪向下坦克运动的水动力学模型,并求解此水动力学模型的线性微分方程组,以获得坦克随时间变化的各自由度运动幅值。     

基于高斯和SCKF 的姿态角辅助三维目标跟踪

首先, 根据目标运动与姿态角的关系, 分析目标在偏航角和俯仰角下的速度变化, 进而推导出姿态角辅助三维目标跟踪模型; 然后, 针对姿态角量测非高斯情况, 在分析均方根容积卡尔曼滤波的基础上, 提出新的高斯和均方根容积卡尔曼滤波算法, 以提高非线性非高斯的处理能力; 最后, 结合不同运动模式下姿态角分量的特点, 建立姿态角分量不同的跟踪模型, 通过模型切换实现对姿态角机动的跟踪. 仿真结果验证了所提出跟踪模型和滤波算法的正确性和有效性.     

双自动机并联发射时膛口流场数值仿真

为研究双自动机近距离并联发射时膛口流场特征及其对弹丸运动影响问题,采用计算流体力学方法结合动网格技术,建立了包含弹丸运动的膛口流场数值仿真模型,对双自动机近距离并联发射时复杂膛口流场进行了数值仿真.以三种不同身管间距为例,得出了双自动机并联发射时膛几流场的形成、发展及相互干扰过程,及膛口流场对弹丸出炮u后运动姿态的影响情况.仿真结果表明双自动机在近距离发射时,相互干扰的膛口流场对弹丸出炮口后运动姿态有较大影响,以至影响火炮系统射击精度.在双自动机近距离并联发射时,为保证武器系统射击精度,应采取相应措施消除两身管间膛口流场的相互干扰,减小膛内流场对弹丸运动姿态的影响.     

潜艇垂直面操纵运动模型误差仿真分析

研究潜艇操纵运动性能优化问题,潜艇垂直面运动模型是潜艇垂直面操纵运动稳定性的基础,运动模型建立的精确与否将直接影响潜艇操纵运动精确性和实时性。为此,以某型潜艇为研究对象,编制潜艇垂直面线性与非线性操纵运动仿真程序,通过仿真并与实艇试验数据比较,分析了两种操纵运动模型的仿真误差,结果表明潜艇垂直面操纵运动模型中的非线性项的影响非常小,由于解算线性模型的速度要比非线性模型快得多,证明垂直面线性操纵运动精确性对垂直面内的自动操纵有很大提高,说明垂直面线性操纵运动模型很有使用价值。     

基于单个双框架变速控制力矩陀螺的卫星姿态反步控制

研究了利用单个双框架变速控制力矩陀螺(DGVSCMG)实现卫星三轴姿态控制问题;文章建立了基于单个DGVSCMG的卫星姿态动力学模型,在此基础上采用反步法设计控制律,分为姿态环的设计和角速度环的设计,并通过Lyapunov稳定性定理验证了控制算法的稳定性;最后对该控制律进行的数值仿真结果表明,21s后卫星姿态控制精度优于10-2°,姿态稳定度达到10-3°/s量级,验证了文章方法的有效性。     

自旋卫星喷气姿态控制动力学

本文讨论了自旋卫星向任意目标姿态机动的动力学问题.文中导出了一组受一串脉冲控 制力矩作用的卫星姿态运动的解析表达式.这些公式描述了角动量、章动角和姿态相位角与 控制力矩、控制次数之间的变化规律,可以直接应用于卫星姿控系统和姿态确定设计. 必须指出的是:关于将卫星自旋轴控制到垂直于轨道平面或将自旋轴控制到指向太阳, 都是本文所得结果的两个特例.     

基于星敏感器的卫星姿态确定系统设计与实时仿真

本文重点介绍了用于某型应用卫星上的星敏感器姿态确定系统的设计与半实物实时仿真系统的建立。卫星姿态确定系统采用了双探头星敏感器加速率陀螺联合定姿技术与扩展Kalman滤波算法。该系统的设计与实现，采用了CAD与实时仿真一体化技术，即在Matlab/RTW设计工具集与dSPACE专用仿真机支持下完成的。该系统的设计、分析、数学仿真与半实物仿真都取得较满意的结果。     

基于NAR神经网络的船舶运动姿态短期预测

船舶在海上作业的过程中,不可避免地会受到风浪的扰动影响,风浪扰动可以分解到船舶运动的六个自由度上,而船舶的六自由度运动是一个复杂的非线性过程.借助预测算法可以对船舶短时间后的运动状态进行预测,从而更好辅助在船舶上的工作活动.为了提升船舶运动姿态的预测精度,建立了非线性自回归(NAR)神经网络模型,并利用NAR模型对船舶运动姿态进行预测仿真,将仿真结果与AR预测法的结果进行对比.仿真结果分析表明,基于NAR神经网络模型的预测算法与传统的基于AR模型的预测算法相比,精度更高,更具有实用价值.     

定向钻具姿态的双线性补偿控制策略

在地质钻进过程中,钻具运动具有复杂非线性特性,因而很难有效实现钻具姿态的控制.对此,提出一种面向定向钻具姿态的双线性补偿控制策略,以实现对非线性钻具运动的准确控制.首先,通过分析定向钻具运动特性,建立定向钻具的运动模型,针对运动模型存在非线性和耦合特性,利用泰勒展开法和双线性逼近变换技术对钻具运动模型进行变换;然后,运用双线性补偿控制思想扩展局部线性控制范围和优化控制效果.仿真结果表明,所提出的控制策略能够简化定向钻具控制过程,提高定向钻具控制的准确性,具有较好的稳定性.     

基于群论的六足机器人运动空间研究

针对六足机器人相对复杂的机械结构,提出一个简化模型结构,利用等条件约束把腿支链转化为滑动连杆.其次,针对简化后的模型,依据其运动约束方程,分析研究六足机器人可达空间以及姿态空间.在群论基础上,结合六足机器人的运动约束模型,着重分析机器人初始状态的对称性与其运动空间对称性的关系,并通过分层搜索算法,求解六足机器人运动空间.最后通过仿真数据分析六足机器人运动空间随不同参数调整的变化情况,对比分析机器人不同初始状态与其运动空间的关系,同时对运动平台的姿态空间及其截面进行分析.分析与仿真结果表明,利用群约束模型可以对复杂并联机器人运动空间进行更详尽的分析,得到包括空间对称性、姿态空间以及空间截面的详细信息.     

基于前馈补偿的卫星姿态复合控制及物理仿真

现代对地观测卫星往往带有大型活动式有效载荷，有效载荷的运动将对卫星的姿态指向精度和姿态稳定度产生严重影响。为此需要控制系统克服有效载荷运动干扰力矩的影响，满足卫星平台的姿态指向精度和稳定度要求。本文针对此类被控对象，研究了一种基于前馈力矩补偿的复合姿态控制策略。该控制策略针对有效载荷运动产生的干扰力矩实施前馈力矩实时补偿，残余力矩及其它因素的影响则由解耦PID控制律或自抗扰控制律等反馈措施加以克服。姿态信号基于陀螺和星敏感器组合定姿，通过高精度姿态确定算法获得。利用单轴气浮台物理仿真试验验证了方案的有效性。     

一种新型三自由度下肢康复训练机器人步态机构运动分析及仿真

本文针对一种新型三自由度下肢康复训练机器人步态机构 ,建立了运动学方程 ;进行了运动方程解算 ;利用Simulink数学仿真工具进行了运动学仿真 ;根据理论和仿真结果 ,讨论了机构几何参数对步态轨迹的影响 ;仿真结果表明该机构能够模拟步态运动轨迹及脚踝运动姿态 ;分析结果为机构的结构优化设计和控制系统设计提供了必要根据。