编队飞行稳定性及队形设计研究

微小卫星编队飞行中的队形设计好坏 ,直接影响到编队卫星用于队形保持消耗的能量 ;介绍了 2种常见的队形设计方法 :Hill设计方法和一般设计方法 ,分析了利用这 2种方法设计的构形的稳定性 ;提出了一种长半轴加修正的队形设计新方法。仿真表明 :利用长半轴加修正的队形设计新方法来设计编队构形 ,能够在地球J2 项摄动影响下自然地保持初始编队构形 ,是一种较好的编队构形设计方法 ,具有很好的参考应用价值     

基于快速扩展随机树算法的多无人机编队重构方法研究

为适应瞬息万变的战场环境,发挥多无人机不同队形下的作战优势,以快速扩展随机树(RRT)算法为基础,提出一种多无人机编队重构的方法。首先建立多无人机编队的运动模型,分析传统RRT算法与编队重构方法结合的可行性,并采用多余节点去除和构造过渡航迹等策略对航迹进行修正。之后,重点分析重构过程中的动力学及防碰撞等约束,为随机树的扩展和无人机的航迹变换提供依据。最后通过对比仿真和飞行试验,验证所提重构方法的安全性和可行性。结果表明,该重构方法能在复杂环境下快速实现编队重构,同时所规划的航迹利于无人机进行跟踪,可满足实际战场的飞行需求。     

编队飞行卫星相对姿态变结构分布式协同控制

以编队卫星激光通信为背景,在已知主从星之间的相对位置和姿态的情况下,提出了一种卫星编队完全分布式协同控制策略,设计了一种分布式相对姿态变结构协同控制律,并利用Lyapunov稳定性原理证明了该控制律能够保证编队的全局渐进稳定。仿真结果表明,在编队卫星受到各种干扰力矩影响时,该方法能够有效提高编队卫星相对姿态控制精度,从而实现编队卫星之间的姿态协同,证明了所设计控制器的有效性。     

基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法

针对卫星编队飞行过程中由于任务的改变或成员的进出导致编队构型重构的问题,推导和定义了描述卫星编队的相对轨道要素;提出了基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法;使用该算法对近地圆轨道上的卫星编队重构过程中各控制因素与速度增量的关系进行了分析。结果表明,该算法能够综合考虑构型重构时运行状态、约束条件、调整策略、能量消耗等因素,便于实现编队重构的整体优化。     

一种新的卫星编队构型重构路径规划方法

文章提出了一种编队整体系统建模的构型重构路径优化方法。首先根据编队卫星相对运动动力学模型,应用Kronecker直积推导出编队整体系统的模型预测控制方程。再以该方程设计优化目标函数并推导出动力学约束,以编队重构的燃料消耗总量最小与各星燃料消耗平衡为目标,采用非线性优化技术优化各星推力脉冲序列及初始构型上始发点与期望构型上目标点相位。最后以5颗星编队不同重构时间与推力脉冲数的构型重构为例进行仿真。仿真实验结果表明,当快速构型重构机动时采用文中提出的整体规划方法比集中规划方法燃料消耗减小约17%,燃料消耗的平衡性方差指标减小约72.5%,新方法具有较为明显优势。     

电推进在电磁编队飞行碰撞规避控制中的应用

由于地球磁场的影响,电磁编队可以在近地轨道稳定飞行,通过改变电磁卫星磁极的电流大小来保持一定的编队队形.虽然地球磁场通常被看作偶极场,并随地球旋转,但地球磁场与电磁力场之间的相互作用被认为是一种内力.当电磁卫星编队突然遇到障碍物需要积极避障时,电磁力作为内力不能改变编队方向,因此,必须对电磁卫星编队施加外力,以实现碰撞规避控制.本文研究了电推进技术在电磁卫星编队碰撞规避中的应用.在此过程中,电推进提供编队转向所需的外部推力,而电磁力作为辅助推力共同作用实现碰撞规避.电推进采用多模态霍尔推力器,基于模糊推断的LQR重构控制方法进行碰撞规避过程的控制,并通过数字仿真验证了控制方法的有效性.     

基于最小二乘的编队飞行卫星相对轨道确定

针对2颗星编队飞行的情况,描述了卫星近距离运动的Hill方程,利用星上激光仪器设定了星间测量位置矢量进而确定观测方程,设计了最小二乘滤波器来实现相对轨道的确定.结合空间圆编队构形进行了分析和仿真,结果表明最小二乘估计能够有效提高相对位置确定精度,并给出相对速度的高精度估计.     

摄动椭圆参考轨道编队相对运动方程

基于高斯摄动方程,推导了卫星在同时考虑J2和大气摄动情况下的轨道根数变化方程。然后,引入虚拟参考卫星的概念,通过将真实卫星在虚拟参考卫星附近作一阶展开的方式,分析真实卫星相对于虚拟参考卫星的运动情况,进而获得一种在同时考虑J2和大气摄动情况下的线性时变编队相对运动模型。最后,将数值仿真结果与STK高精度轨道预报模块作对比,结果表明:本文算法可较为准确地预测椭圆参考轨道编队(编队构形不大于10 km)的构形变化情况,从而验证了算法的有效性。     

编队卫星维持控制燃料消耗均衡方法研究

针对编队卫星维持控制过程中的燃料消耗均衡问题,根据整数规划中的指派问题模型建立性能指标函数,基于卫星之间相对运动的运动学方程确定编队目标状态,利用相对偏心率矢量和倾角矢量求得速度矩阵,采用匈牙利算法求解。仿真结果表明：该方法计算量小,能很好地均衡编队卫星消耗的燃料,可以离线对编队任务进行设计或实时对编队卫星星上自主控制进行规划。     

航天器编队飞行沿航迹漂移的时间最优气动控制

利用航天器之间不同的大气阻力可以产生半长轴偏差以实现沿航迹漂移控制。沿航迹漂移气动控制采用时间最优控制律。为了适应天地大回路控制要求,所设计的时间最优控制律可离线实现。在考虑状态测量误差以及大气密度误差等不确定性因素条件下,对使用时间最优控制律的沿航迹漂移控制进行了仿真分析,仿真结果表明：沿航迹漂移的控制精度优于100m。     

FPGA动态局部重构技术研究进展

基于现场可编程门阵列（FPGA）动态可重构系统可以实时重构硬件,提高计算的灵活性、自适应能力以及自优化能力。使用局部动态重构不仅能够保证重构过程中主系统的正常实时运行,而且可以减少重构过程的时间。然而,现有的基于FPGA的平台往往受到各种物理限制使得局部动态重构实施过程变得困难。文章介绍了目前FPGA动态局部重构技术面临的各种问题和解决方案,并对该技术的发展趋势给出了展望。     

基于拓扑搜索的配电网故障重构系统的实现

分析了配网重构两类方式的优缺点,主要研究了集中式配网重构的方法,提出了基于拓扑搜索的配电网故障重构算法.该方法的特点是直观,计算速度快,可得出多种故障恢复方案供调度员选择.同时,也给出最优方案建议.基于该算法,采用VC 6.0编程和图模一体化技术,开发了配网故障重构系统.     

基于多域关联约束的复杂产品布局重构技术

为了实现复杂产品布局方案的快速设计,研究基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术. 从属性、约束、行为等角度定义复杂产品布局重构设计单元,提出布局重构设计单元的拆解和组合构建方法,建立功能域、运动域、形位域、结构域的多域关联约束;提出布局方案的纵向、横向和混合重构方式,给出复杂产品布局重构设计流程,通过多域关联约束的分类重建实现了复杂产品的布局重构设计. 以数控镗床的布局重构设计为例,对基于多域关联约束的复杂产品可重构布局设计技术进行应用验证.     

基于多级交换网络的可重构交换技术研究

基于平台化支撑、构件化处理准则的开放式可重构技术为交换技术提供了新的研究思路。文章基于多级交换网络,提出了一种中间级带缓存的可重构交换结构,并针对该结构,提出一种简单的基于中间级负载均衡的调度算法。该交换结构不仅具有灵活的电路可重构性,还具有良好的高吞吐量特性及时延性能。     

卫星编队队形重构变轨方案

为提高整个卫星编队系统的轨道寿命,采用将备份卫星部署于较高轨道的编队结构以减少大气阻力的耗散。针对备份卫星进入编队时需从较高轨道机动至低轨道的情况,设计了霍曼转移变轨和主动调相变轨方案。通过仿真实验验证了2种方案的有效性,对比结果表明:霍曼转移方案节省燃料,但耗时多;主动调相变轨方案可减少变轨时间,但消耗燃料多。     

关于解决供电配电所问题的协调控制战略研究

提出了在主变压器事故、工作计划、过负荷、预防过负荷等问题在供电配电所出现的时候,以电力SCADA系统和配电SCADA的协作控制战略(CCT:Coord ination Control Strategy)为基础,研究运用负荷切换战略来消除事故波及效果的同时提高配电所运营安全性的方法.协调控制战略分为2阶段:第1阶段,通过利用母线重构解决方案(DSBRES:D istribution Substation Bus ReconfigurationExpert System)得出供电配电所的母线重构战略;第2阶段,根据从第1阶段得出的资料和配电系统重构解决方案(DSFRES:D istribution Systsem FeederReconfiguration Expert System)而得出配电系统线路重构.最后,给出了能表示供电、配电所和配电系统特性的代表性供电配电所模式和配电系统的模式.     

基于EAPR的动态部分可重构系统研究及实现

该文采用最新的基于EAPR的动态部分重构的方法,利用IP核构建片上系统的思想,设计出PowerPC405加FPGA的硬件平台设计可重构系统,FPGA采用CompactFlash配置方式,由硬核处理器PPC405控制内部配置访问接口实现动态部分可重构.该设计实现了硬件资源的时分复用,提高了FPGA的利用率,缩短了重配置时...     

可重复使用运载器再入段喷气选择逻辑重构研究

针对反作用控制系统(RCS)推力器开机失效后的喷气选择逻辑(JSL)重构问题进行了研究,提出了2种实现JSL重构的方法:①基于组合逻辑检索的方法;②基于冲量矩控制的线性规划方法。RCS是可重复使用运载器(RLV)再入过程中控制姿态的主要执行机构,所以RCS能否正常工作关系到RLV能否成功再入返回。为了提高RCS的可靠性,必须考虑RCS推力器开机失效后的喷气选择逻辑(JSL)重构问题。基于美国X-34技术验证机后部RCS配置方案的仿真试验证明了在出现推力器开机失效时,应用这两种JSL重构方法后,虽然控制效果有所降低,偏航、滚转角与角速度出现了振荡,但仍能满足系统性能要求。     

基于模块的可重构多媒体课件模型

本文探讨一种基于模块化思想,可由用户重新配置构造,并且支持多人合作开发的课件模型。该模型分为3个层次:知识模块层、结构模块层和演示模块层,分别从内容、结构、风格三个层面上构造课件。基于该模型开发的多媒体课件,通过重新配置可以适用于不同的教学方式、教学对象和教学情景,实现了更高层面的知识共享。     

基于偏好多目标优化和遗传算法的输电网架重构

提出一种基于偏好多目标优化和遗传算法的输电网架重构方法,考虑对于不同优化目标的偏好,制定网架重构方案。计及系统中机组、线路以及负荷的影响,提出3个评价指标作为优化目标,构建一个偏好多目标优化模型。考虑到所建优化模型的偏好性和离散性,提出一种基于偏好的非支配排序遗传算法。提出基于偏好的支配关系、种群规模控制技术以及重复个体过滤技术,用于提高算法的效率,获得解数目可控的偏好Pareto最优解集。仿真结果表明,所提模型能够有效平衡网架重构的不同影响因素,所提算法对于网架重构优化问题有较高的求解效率。