星际软着陆机动能力评估方法研究

针对软着陆过程中自主选取安全着陆点的需要,研究了探测器机动能力的评估方法.首先根据软着陆制导律,建立加速度模型积分结果与剩余燃料可生成速度增量之间的数学关系,推导出探测器机动能力的数值计算方法;其次,将软着陆过程中抵消重力作用与位置机动看作两个独立的过程,并假设位置机动过程为理想两脉冲机动,推导出解析的软着陆机动能力表达式;最后,通过数值仿真表明两种分析方法能够得到相近的结果,解析的机动能力分析方法可以实时的对探测器可能着陆区域进行预测,能够为探测器自主的选定着陆点提供重要依据.     

飞翼无人机非线性控制设计方法

为实现飞翼无人机的机动飞行,以带有流体矢量方向舵的飞翼无人机为设计对象,采用非线性设计方法设计了控制器,并进行飞行验证.针对飞翼无人机的机动飞行控制存在各种耦合和扰动的特点,设计内环线性化解耦以消除已知不利的耦合项,外环反步跟踪方法进行航迹跟踪的控制律结构,证明了该控制结构的稳定性.同传统反步控制方法相比,该控制器增加了内环解耦结构,并在控制结构中保留气动阻尼项,使得线性化后的系统为弱非线性系统.该结构不仅可以降低外环控制器设计的保守性,而且便于工程实现.仿真和飞行试验表明,该控制方案是有效的.     

面向沿道路机动的最优路径模型优化

根据“公路”地理实体的数据结构以及机动的特点,对最优路径模型以及模型的影响因子进行解析,提出了改进的最优路径模型影响因子。通过层次分析法,量化改进后的权重体系并通过算例分析验证其合理性;利用改进后的最优路径模型,经验证符合实际情况需求。     

水流中船舶单双锚泊偏荡运动响应研究

为研究不同形式锚泊船在流中偏荡运动响应特性及规律,给出了比较全面的船舶锚泊操纵运动数学模型及数值求解方案。采用数值仿真研究方法,对单锚泊和双锚泊(八字锚、一字锚等)多种锚泊形式展开了详尽的计算分析。将船舶和锚链分别建模,锚泊船采用MMG操纵运动方程,并计入低速时水动力影响;对于水下锚链,为准确地计入三维情况下其和海底之间的各种作用力,采用最基本的集中质量法来描述其运动;而后通过边界条件将船-链耦合成为一个整体。最后通过仿真计算研究了各种形式锚泊船在流中的偏荡运动,以此为基础对单、双锚泊之间的运动特性进行了对比研究;并分析了诸多因素(如微速倒车)对其运动的影响,通过总结给出了规律性结论。     

空间智能操控装备在轨服务建模与仿真研究

为了保证空间智能操控装备在轨服务任务的顺利实施,研究了与其相关的规划、建模与仿真等关键技术。在此基础上,研制开发了一套空间智能操控装备在轨服务仿真系统;该系统采用HLA/RTI仿真框架,实现了空间态势监控、任务规划、轨道机动规划、测控资源计算、轨道机动仿真、在轨操作仿真、控制指令生成与发送等功能。基于该仿真系统,进行了空间智能操控装备在轨服务任务的仿真分析,对关键任务节点进行了反复验证。     

Adaptive Fuzzy PD+ Control for Attitude Maneuver of Rigid Spacecraft

In this paper, an adaptive fuzzy PD+ controller is proposed for the attitude maneuver of rigid spacecraft. The novel controller adjusts the gains of the PD+ attitude controller online according to attitude errors and angular velocity errors during the maneuver procedure. Therefore, quick response and avoidance of actuator saturation can be achieved simultaneously. Furthermore, the adaptation mechanism is designed, based on Lyapunov theory, to guarantee the stability of the closed‐loop system. To achieve good performance of the closed‐loop system under the constraint of actuator saturation, controller parameter optimization is developed on the basis of a genetic algorithm. Simulation results show that the transient performance and robustness against parametric uncertainty and environmental disturbance of the adaptive fuzzy PD+ controller are better than those of a constant PD+ controller.     

刚体航天器姿态跟踪的高阶滑模控制器设计

针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于高阶滑模的姿态跟踪控制方法．首先介绍高阶滑模控制的基本原理,并建立基于修正罗德里格参数描述的航天器数学模型;然后采用李雅普诺夫第２法推导出高阶滑模姿态控制律．理论分析和仿真结果均表明,该方法能够有效消除系统抖振,实现航天器姿态跟踪的精确定位,并且系统具有全局稳定性和鲁棒性．     

刚体目标大机动飞行的仿真研究

分析典型航迹的特征规律,根据多段航迹组合生成航迹的思想,运用3种基本的目标状态方程模拟刚体目标大机动飞行的三维航迹。针对模型切换时的航迹平滑问题,提出基于最小二乘拟合的航迹仿真方法,以准确描述刚体目标的运动规律。修正基于航迹的刚体目标姿态角计算方法,避免模型切换时的姿态角振荡现象,便于相关应用的实现。     

一种复杂非线性系统的智能变结构控制方法

采用一种智能结构方法实现复杂非线性系统的控制,给出了设计原则,并用第四代歼击机飞行控制系统设计一个复杂实例来说明方法的有效性,实例系统中包含了两种控制律：增益调参和非线性动态逆控制律,两种控制律都包括了对发动机推力矢量喷管的控制。文中采用了一种基于状态的控制律切换算法进行两类控制律的切换,考虑了变结构系统切换瞬态问题和强迫振荡问题,并给出了简便的解决方法。     

遗传算法在逃逸机动策略中的应用研究

分析了基于强化学习原理和遗传算法的序贯决策规则的自动学习方法,从规划报偿和规则激活度的角度讨论和研究了规则的信度分配问题,解决了在大的状态空间中搜索和延迟评价问题,为处理复杂的决策过程提供了一种行之有效的方法。基于该方法实现了飞机的逃逸机动策略,仿真结果表明了该方法的有效性。