基于双冲量Lambert的快速定点入轨方法

研究初始位置、转移时间都不固定的双冲量Lambert变轨问题,提出一种能量最省的由地球低轨道进入同步静止轨道的快速定点入轨方法。该方法以两次变轨能量消耗和变轨时间为优化目标,以低轨道等待时间和转移轨道运行时间为约束条件,利用遗传算法寻优得到一条能量消耗少、定点入轨的双冲量快速转移轨道。仿真结果表明,本文方法与传统的Hohmann转移方法能量消耗接近,但轨道转移时间和冲量次数都减小,仿真结果验证了本文方法的有效性。     

一种近空间高超声速飞行器的制导律设计与仿真

为了实现一种由助推、近空间巡航和俯冲攻击组成的高超声速飞行器攻击弹道以对付具有大机动能力的目标,采用粒子群优化方法一体化设计高超声速飞行器的固体火箭助推器和助推弹道;巡航段水平面内采用一种3维虚拟目标比例导引律,纵向平面内基于非线性系统奇异摄动理论和虚拟目标导引方法设计一种次最优组合制导律;俯冲攻击段基于随机跳变系统理论设计一种最优制导律.3维全弹道仿真结果表明所设计的制导律合理,中制导律能够有效衔接助推段和俯冲攻击段,末制导律能够有效实现攻击大机动目标的制导任务.     

一种非线性方案弹道跟踪算法

为了保证飞行器对方案弹道跟踪的精确性,设计了一种输出指令为加速度值的三维非线性制导律.选择方案弹道上的点作为参考点,利用飞行器的位置及速度信息,得出一种导引飞行器跟踪曲线弹道的非线性过载制导指令.从时域角度分析了参考点的选择方法.仿真结果表明,采用非线性制导律能够保证飞行器准确跟踪设计弹道,满足高精度制导要求.     

空射近空间飞行器助推弹道规划方法

为研究空射近空间飞行器低弹道快速入轨弹道规划问题,将空射近空间飞行器助推弹道分为投放段、一级飞行段、无动力滑行段、二级飞行段。一级飞行段采用最大可用过载快速拉起; 二级飞行段纵向剖面采用基于分段多项式的参数化控制方法,二级飞行段横向剖面设计了基于三角函数的参数化能量管理; 形成了多段多约束参数化助推弹道规划模型,采用改进粒子群算法对该问题进行求解。仿真结果表明:规划弹道满足过载、控制及分离等各类约束条件; 该方法具有很高的求解精度和较快的求解速度,能获得满足不同交班需求的参考弹道。     

一种临近空间飞行器能源问题解决方案

针对当前临近空间飞行器使用的能源解决方法所存在的不足, 提出了在现有技术条件下利用无线输能技术作为临近空间飞行器的能源解决方法. 重点分析了微波输能技术所涉及的关键技术及其成熟度, 并设计了微波输能技术在临近空间飞行器技术中的应用方案.     

一种空间飞行器多飞行剖面下的最优配重方案确定方法

空间飞行器的横向质心偏差对于整个飞行任务中的制导、姿态控制以及分离都有着显著的影响,因此需要通过配重的方法对空间飞行器的横向质心进行控制。对于多飞行剖面的空间飞行器,适应所有飞行剖面的最优配重位置往往难以通过作图方法得到。因此提出了一种递进扫描的方法,可用于确定多飞行剖面下空间飞行器的最优配重方案,并对该方法进行了仿真验证,仿真结果表明该方法能够快速有效地得到最优配重位置。     

一种无人飞行器路径的选优方法

路径评价和多条路径的选优是无人飞行器路径规划系统的重要组成部分。以路径规划的过程为出发点，结合无人飞行器的性能、实际飞行目的、飞行中的各种约束等条件进行考虑，将无人飞行器飞行路径的性能归结为八个指标，并将其归一化为可直接比较的无量纲值，然后引用判断矩阵来确定各项指标对飞行路径综合性能的影响，最后对多条路径进行综合评价，并从中选出最优的飞行路径。     

拦截临近空间飞行器零控脱靶量计算方法

为精确预测拦截高速飞行的临近空间飞行器时的零控脱靶量,根据拦截临近空间飞行器的特点对拦截弹及目标飞行器动力学模型进行了合理简化,推导了拦截弹与目标飞行器相对运动状态解析表达式,得出了一种具有较高精度的零控脱靶量解析计算方法。为验证该算法精度,建立了尽可能接近真实情况的动力学模型,并采用数值积分方法进行仿真对比,结果表明该算法精度较高。将该算法应用于一个简单的中制导律,证明了其在拦截临近空间飞行器时的可行性。     

临近空间飞行器滑模控制中的指令参数化方法

为了研究临近空间飞行器滑模控制方法,建立了临近空间飞行器无动力滑翔阶段的纵向运动模型,并应用动态逆方法证明模型是可逆的,且可实现绕质心运动模型的线性化.以动态逆控制为内环,滑模控制为外环,设计了飞行器纵向控制系统.从提高信息利用率和增加控制系统设计自由度的角度出发,提出俯仰角变化率指令参数化计算方法.仿真结果表明:纵向控制系统可以准确跟踪攻角指令,满足控制精度要求;俯仰角变化率指令参数主要影响控制系统的动态响应能力和稳态控制精度.     

空间飞行器加速度计在轨标定方法

针对空间飞行器在轨段未采用SINS/GPS组合导航方案的情况,提出一种采用“零加速度”方法对加速度计进行标定的方案。利用空间飞行器在轨运行的微重力环境,通过对加速度计测量值的分析和统计,对加速度计零偏误差进行估计。该标定方法简单,计算量小,且不需要其他辅助设备,完全自主标定,更适合于工程应用。     

破片对空间轨道目标的易损性分析及毁伤模型研究

研究了目前的空间轨道目标,与飞机相比,对空间轨道目标在工作环境、典型结构、飞行原理、毁伤机理,目标的防护特性、隐蔽性机动性上进行了易损特性分析,提出了单枚破片对双层靶板的破坏类型,包括局部穿孔破坏和撕裂破坏类型,提出了其对应的毁伤模型,进一步得到了单枚破片碰撞双层板结构的毁伤概率.该文的研究对加强我国的空间防御能力,具有一定的参考价值和重要的现实意义.     

新一代大型运载火箭大推力直接入轨高精度姿态控制方法

为解决一级半构型的千吨级大推力新一代大型运载火箭直接入轨时刻5m直径机架变形结构干扰大、20吨级巨大载荷条件下刚晃与弹晃交联耦合严重、百吨级低温发动机氧涡轮泵停转后效干扰大、主发动机关机后姿态控制能力显著不足等难题,提出了一种分时段多维增益自适应调整技术,动态调整关机后效段姿控系统滚动通道增益,可以有效提升载荷分离时刻...     

基于气动辅助变轨的变气动外形飞行器概念研究--二层优化与求解方法

一个飞行器的气动外形,在给定的气体流动状态下将决定其气动特性,而这些气动特性又和变轨的优化解密切相关,这是考虑了热载荷、峰值过载和飞行的机动性等限制.因此构成一个二层优化问题;气动外形优选(上层问题)和变轨优化(下层问题).通过定义一个最优值函数,可以把二层优化问题转换成单层的数学规划,通常这是非凸的和非线性的问题,且难于求解,然而基于智能优化的现代优化方法,将为这类复杂问题提供可解的途径.最后,给出一个变气动外形飞行器的变轨优化的框图和求解步骤.     

应用直接配置非线性规划法求解最优气动辅助轨道转移

首先研究了一种求解轨迹最优化问题的直接方法,即直接配置非线性规划方法(DCNLP),该方法使用分段的多项式来代表系统中的状态变量和控制变量,并通过配置来满足系统微分方程,最终将最优控制问题转化成非线性规划问题。然后将该技术应用到异面气动辅助转移问题中,通过采用大气外轨道预调整方案,增加了大气入口速度,针对大气内飞行的动力学方程,建立极小时间性能指标,将最省燃料指标转化为相应的最佳入口、出口条件。最后针对形成的最优控制问题,应用DCNLP方法进行求解,成功地得到了大气飞行最优轨迹。     

一种基于解析方法的滑翔再入轨迹快速规划方法

采用数值方法对再入飞行器进行在线轨迹规划时,计算量大,针对此问题,研究了一种基于解析方法的滑翔式再入轨迹规划方法,该方法能够快速规划出高精度的滑翔再入轨迹。基于飞行器再入运动特性,对飞行器滑翔再入的阶段进行了划分,并给出了阶段划分依据;基于运动方程,推导了一类含轨迹参数的滑翔式再入轨迹的高精度解析解;根据推导的再入运动解析解,将再入相关约束转化为轨迹参数约束;引入参数校正方法,根据轨迹参数与待飞航程间一一对应的关系,在轨迹参数约束范围内规划出能满足任务需求的再入轨迹。仿真结果表明,分阶段推导的解析解的精度要高于罗赫二阶解,与数值解相近;基于解析方法的滑翔再入轨迹规划方法避免了数值方法的大量积分运算,并能快速规划出满足任务要求且精度与数值方法相当的滑翔再入轨迹。     

一种航天光纤总线的交换单元热备份方法

为了提高航天应用中交换式光纤总线的可靠性,保证数据的正确实时传输,针对在该拓扑结构中处于关键节点的交换单元,提出了一种热备份冗余方法.该方法采用了两个硬件结构完全相同的交换单元,通过硬件冗余和FPGA的软件可编程模块实现故障检测、故障隔离、通道切换与故障报警等功能.通过Quartus的仿真试验,验证了该方法的可行性,具有很强的工程实用价值.     

中间轨道计算的线性拟合方法

本文对现有的中间轨道法作了简要的介绍，通过分析与数据，说明Barrar对称中心法的压缩系数是可以加大并由此提高精度的。文中给出了一种中间轨道计算的新方法--线性拟合法，及多种线性拟合法的拟合系数。数字计算结果显示了线性拟合法的精确性。     

基于最优控制的航天器断续姿控系统设计方法

传统基于姿控喷管的断续姿控系统多采用经典的斜线开关线设计非线性控制律,系统设计时往往难以同时满足姿控精度、推进剂消耗、喷管开关次数等要求和约束。为进一步优化系统设计,实现各性能指标闭合,提出了基于最优控制的断续姿控系统二次型开关线控制方法,并推导得到了系统姿控精度模型。通过仿真试验对比了传统斜线开关和二次型开关控制的性能。仿真结果表明,两种方法下系统姿控精度计算模型正确,性能指标各有优劣,姿控系统设计时可依据系统约束综合考虑选取不同方案。     

火箭助飞鱼雷入水点精度Bayes点估计评定方法

针对火箭助飞鱼雷系统复杂,试验子样数少的特点,采用Bayes点估计方法,融合各种验前信息对入水点精度进行评定;在对验前信息进行相容性检验的基础上确定验前分布函数,然后利用试验结果确定验后分布,并计算出入水点精度的估计值;应用实例结果验证了本方法的有效性。