基于遗传算法的最优多脉冲交会轨道设计

为了解决燃料最省和时间-燃料组合最优的航天器轨道交会问题,采用遗传算法对最优多脉冲交会轨迹进行设计.把最优脉冲的幅值、方向和真近点角作为编码变量,根据最优交会问题的终端边界条件和必要条件来设计适应度函数.该方法分别用于最优双脉冲交会、具有初始滑行段的最优双脉冲交会、最优三脉冲交会和时间-燃料组合最优三脉冲交会四个仿真实例.将仿真结果与牛顿法求解的精确最优解比较,可以看出用遗传算法求解的最优解具有较高精度,证明了该方法的合理性和有效性.     

基于STK的轨道机动视景仿真技术研究

随着空间平台相关应用的推进,其轨道机动技术已经成为研究的重点．为此在研究和分析卫星轨道机动原理的基础上,针对卫星执行特殊任务的需求,对卫星飞行轨道进行了分析与控制,使其能够根据需求进入目标轨道完成指定的任务,并利用STK分析模块提供的数据信息,进行了卫星变轨视景仿真的设计与实现,为未来空间机动平台应用能力的进一步研究提供数据支持．     

基于轨道机动的航天器姿态控制技术评估分析

实施轨道机动的航天器涉及关键技术众多,分析各项关键技术对机动效能的影响有助于确定关键技术的发展重点。主要通过仿真方法和模糊推理方法对关键技术之一的姿态控制技术进行评估分析,研究其对航天器轨道机动效能的影响。     

基于GA的计算机辅助车间设备布局设计

通过对车间设备布局的研究,分析了应用计算机对车间设备进行辅助布局设计的必要性.根据车间设备布局问题的各种要求和目标,建立了车间设备布局的数学模型;借助计算机的高速运算能力,采用遗传算法实现了车间设备的优化布局.通过实例,对计算机辅助车间设备布局的高效性和有效性进行了验证.     

载人小行星探测最优两脉冲转移轨道优化设计

为实现对目标小行星的载人探测,提出一种时间严格约束条件下的最优两脉冲往返转移轨道设计与优化方法.针对载人小行星探测任务的特点,建立了两脉冲转移轨道设计方案,初步设计了两脉冲往返转移轨道,并且利用序列二次规划算法进行了轨道优化,得到了各转移阶段的发射、到达窗口和最优往返转移轨道.仿真结果表明,给出的最优两脉冲往返转移轨道单次施加脉冲能够控制在5 km/s以内,可以满足未来300 d内的能量较小的载人小行星探测任务.     

RLC脉冲放电电路的计算机辅助分析

应用Matlab软件对RLC串联放电二阶电路零输入响应进行了深入分析，给出了脉冲放电电流蜂值im及对应的时间tm与R、L、C等参数的函数关系，用计算和绘图方法证明了在R大于和小于2√L/C两种情况下，可用统一的公式描述和计算i=√f(t)、uc＝√F(t)、uL＝√f(t)、im=√(R、L、C)及tm＝f(R、L、C)，介绍了用能量守恒求该电路im值的方法。     

一种基于遗传算法的DDS脉冲波形优化方法

直接数字频率合成（DDs——Digital Direct Frequency Synthesis）是一种新的频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换快、超宽的相对带宽、连续的相位特性和全数字化等优点，DDS实际上是波形的合成技术，可以输出高稳定度的任意波形．对脉冲产生型DDS中输出信号的过冲和振铃进行了讨论，提出了用遗传算法优化脉冲波形以减少过冲和振铃的方法，并用计算机仿真结果进行证明。     

基于辅助种群分类的遗传算法

提出了基于辅助种群分类的遗传算法,该算法克服了辅助种群多样性不好的缺点,利用先验知识将辅助种群分为若干类,分类后辅助种群与主种群杂交更有利于后代的进化,同时也更好保证了种群的多样性.数值试验表明,改进的算法优于当前一些较好的遗传算法,并能跳出局部最优解从而求解出全局最优解.     

基于小波的超宽带脉冲波形设计

基于小波函数提出了一种新的超宽带(UWB)脉冲波形. 通过选择小波的平移因子和伸缩因子产生脉冲波形宽度小于1 ns,并使其功率谱密度满足联合通信委员会(FCC)制定的UWB频谱模板,称其为小波窄脉冲;同时还研究了在加性高斯白噪声(AWGN)信道中,跳时扩频脉位调制(THPPM)的UWB系统中使用该窄脉冲的系统性能. 仿真结果表明,该UWB通信系统比通常使用高斯窄脉冲或Scholtzs 窄脉冲的UWB系统性能好.     

基于遗传算法的脉冲推力器控制方法研究

为有效拦截大气层内的机动目标,提出了一种新的脉冲推力器控制方法.首先建立了拦截弹上脉冲推力器的数学模型;其次针对直接力与气动力复合控制的特殊性给出了对称点火逻辑,分别跟踪弹体坐标系不同坐标轴上的控制指令;最后为了减小对控制指令的跟踪误差,使用遗传算法对脉冲推力器的开启数量进行了优化.通过对拦截弹性能指标的分析给出了适应度函数,此外引入移民方法用来维持种群多样性,在此基础上搜索全局最优解.仿真结果表明,该脉冲推力器控制方法对于大气层内的机动目标具有较高的命中精度.     

考虑避碰约束的编队卫星入网路径规划

提出了一种新的考虑避碰约束的编队卫星入网路径规划策略。首先通过常规编队卫星入网的多脉冲线性规划方法,得到一组卫星入网的脉冲序列,以此预测轨道机动过程中各星之间的最小距离,当最小距离小于安全距离时,将最小距离前后脉冲施加时刻的相对位置作为约束条件,重新规划卫星入网轨迹,迭代进行直到满足避碰要求。仿真结果表明,该方法由于减少了路径规划过程中约束条件的个数,能够快速地规划出考虑避碰约束时的编队卫星入网轨迹,且有效节省燃料消耗。     

基于AMS结构分析的串接链可达集求解与优化设计

串接链分配法将包含推力矢量操纵面在内的所有舵面按照优先级分为若干组,对于期望的转矩指令,如果优先级高的一组无法有效分配则启用次级操纵面,如何使基于串接链设计的分配系统根据期望转矩的大小对各组舵面进行自动调用与分配是一个难点。文章对串接链的可达转矩集进行了求解,将各组舵面所能有效分配的最大转矩值作为分配系统实施舵面调用与管理的阈值。串接链的转矩可达集是复杂的非凸几何体,解析方法无法求解,文中通过对分配系统AMS的几何构造分析,提出了一种基于微元的串接链可达集数值求解算法。将串接链的分配效率作为适应度函数,通过遗传算法选择具有最大可达集的广义逆阵,提高了算法的分配效率。     

基于遗传算法的连续推力最短时间转移轨道设计

针对连续推力作用下的最优轨道转移问题,在推力不变的条件下,考虑时间最优,设计了最优转移轨道和推力的作用方式。首先,建立描述连续推力轨道转移的状态方程,用变分法进行求解;然后,分别基于极小值原理和bang-bang控制原理推导出用协态变量表示的时间最优制导律,其中基于极小值原理的最优控制避开了bang-bang控制可能出现的奇异区间。由于协态变量无法求解解析解,文章采用遗传算法对协态变量进行优化求解。最后以同平面两个圆轨道为例进行了数值仿真,结果表明两种方法得到的最短时间基本相同,但采用极小值原理的最优转移轨道更加节省燃料。     

高空远程滑翔UUV低空突防段弹道运动仿真与分析

高空远程滑翔UUV技术是一种集高空滑翔与水下航行于一体的综合设计研究,低空突防段弹道是高空远程滑翔UUV弹道流程中的重要部分。通过建立高空远程滑翔UUV的六自由度数学模型,对低空突防段弹道进行了运动仿真和详细分析。采用常规等高控制方案控制飞行高度,仿真结果显示产生了掉高过大的现象,甚至在水平面以下,低空突防不能实现。为避免这种现象,选择两种方案解决这一问题,一是在突防段引入极限舵角的方式,一是修改高度控制方程。经仿真分析,两种方案均能改变掉高过大现象,且第二种方案具有较好的适用性,系统相对也较稳定。     

基于能态近似法的再入轨迹优化设计

针对间接法中,终端积分时间在迭代前后无法相同这一问题,介绍了能态近似法在再入飞行器三维轨迹最优化问题中的应用。首先给出了再入飞行器轨迹最优化控制问题模型,其中运动方程为三自由度模型,性能指标选为飞行器再入过程中所受的总加热量最小,控制变量则为迎角和滚转角。再入飞行过程中受到加热率、过载和动压约束,终端状态约束分别为速度、航迹倾角、高度、经度和纬度约束。文中引入了比能的概念,代替时间变量作为新的积分变量,此时末端能量只由终端速度和终端高度确定,从而解决了积分终止条件的固定问题。应用共轭梯度法和乘子法对带有约束的最优控制问题进行求解。通过仿真,计算机实时生成了一条满足终端约束条件、控制量约束条件的最优化轨迹。仿真结果表明该方法具有一定的实时性,且精度较高。仿真得到的最优轨迹能够满足飞行器自主导航对轨迹实时性的要求,具有较好的工程应用前景。     

基于膜概念和Kriging模型混合优化算法的翼型设计

在气动优化设计中,发展一些计算代价小同时又具有较好的全局/局部搜索平衡能力的优化算法十分重要。针对此,文章提出了一种基于膜概念和Kriging模型的混合优化算法。该算法对细胞膜的结构和新陈代谢运作机制进行了仿真,将粒子群优化算法与差分进化算法有机地结合了起来,增强了算法的寻优能力,同时,引入Kriging模型进行预估寻优,极大地减少了计算开销。函数测试结果表明,该混合算法具有很好的寻优能力。将该算法应用到单段翼翼型和两段翼翼型的设计之中,取得了良好的结果。     

基于椭圆形参考轨道的航天器泪滴形绕飞轨道设计

文章通过建立较小偏心率、以真近点角为变量的椭圆一阶无摄动相对运动方程,实现泪滴形绕飞轨道设计。在基于椭圆一阶无摄动相对运动方程和相应状态转移矩阵的基础上,对其相对运动初始值选取的约束条件(即封闭条件)进行了推导。最后由得出的新型零接近速度制导律,实现了在椭圆一阶无摄动相对运动上泪滴形绕飞轨道的设计和仿真。     

基于鱼群效应的多车协同行驶控制方法

针对提高道路中多车行驶协同性问题,将鱼群群体行为效应引入到车辆的行驶控制中。通过对鱼群群体集群、游动行为一致性的研究,采用邻域平均法和改进的人工势场函数构造鱼群群体移动数学模型,将该移动数学模型应用到多车协同控制中,根据车辆行驶的常见运动行为,建立基于群体行为的车辆群体行驶、避障、队形变换控制方法,使行驶车辆间具有群体协同性、一致性,以提高车辆对环境的感知适应力。通过仿真实验得到的车辆行驶路径轨迹验证了该协同控制方法的有效性。     

基于粗糙集和改进遗传算法优化BP神经网络的算法研究

针对BP神经网络结构由于特征维数增多变得复杂,以及网络易陷入局部极值点,提出了粗糙集和改进遗传算法结合共同优化神经网络的方法。首先利用粗糙集对样本空间进行属性约简,降低特征维数,进而简化BP神经网络的结构;然后训练过程中先用改进的遗传算法全局搜索网络的权值和阀值,再使用BP算法局部搜索细化,避免网络过早收敛。试验分析证明优化后BP神经网络比传统BP网络的预测精度得到了极大提高,泛化能力得到了增强,说明了该方法的可行性、有效性。     

常值径向推力加速度下航天器轨道运动特性研究

文章研究了航天器在常值连续径向推力加速度作用下的运动特性。首先,基于非开普勒轨道理论,在惯性坐标系中建立了连续推力作用下航天器的动力学模型,经过推导和分析得了出在常值径向推力加速度下轨道动量矩仍保持常值,但其能量发生变化的结论。同时针对初始轨道是椭圆轨道的一般情况,分析了航天器在连续常值径向推力作用下环绕地球运动的条件,推导给出了求解逃逸点临界加速度的方程组。最后,对椭圆初始轨道和圆初始轨道的情况分别进行了分析和求解,并以仿真曲线的形式给出了不同常值加速度下轨道变化特性以及逃逸点临界加速度随轨道参数变化的特性,为机动轨道设计提供了理论参考。