小推力轨道转移快速优化设计

在研究电推进系统中,为满足小推力转移轨道高精度在线生成的要求,伪光谱方法在电推进小推力轨道转移优化设计中的应用。首先对小推力航天器轨道转移最优控制问题模型进行无量纲化处理,以提高优化算法求解精度。然后采用基于勒让德-高斯-兰伯特配置点的勒让德伪光谱方法,将最优控制问题离散成约束参数优化问题,再利用适于求解大尺度非线性规划问题的TOMLAB/SNOPT优化软件包进行求解。通过数值仿真计算,求解生成了满足各类约束条件的小推力转移轨道,并利用余向量映射定理及极小值原理验证了所得轨道转移控制量的最优性。结果表明,勒让德伪光谱优化算法具有对初始猜测值不敏感、收敛速度快、精度高等优点。     

多引力场小推力引力借力轨道设计与优化

采用序贯法设计优化小推力引力借力轨道(low-thrust gravity-assist,LTGA)时,设计步骤复杂且优化结果最优性条件难以保证.本文提出一种多引力场LTGA问题联立求解框架.首先对多引力场环境和探测器动力学模型进行统一描述和处理.设计初始化策略,利用Radau伪谱法将发射窗口、借力顺序、初始轨道搜索以及轨道优化联立求解,简化设计步骤.利用hp自适应网格精细化策略保证优化结果最优性条件.该联立框架用于求解地木转移任务,得到地球–火星–地球–木星的转移方案.本文提出的联立求解框架,简化了设计步骤,保证了优化结果的最优性条件,得到比序贯求解更优的转移方案.     

常微分方程边值问题的高精度差分法

通常,把求解常微分方程边值问题的方法分为三个基本类:有限差分法、打靶法和配点法。为了得到高精度的解,用差分法要解大的代数方程组,用打靶法求解,工作量是很大的,用配点法求解,也较复杂,而用本文介绍的方法求解某些类线性常微分方程两点边值问题,要求解的代数方程组不大,也较容易,并且精度很高。     

航天器任意椭圆轨道最优转移问题研究

目前航天器最优转移轨道研究中,常忽略摄动力影响,仅考虑能量最优,且采用常值推力控制量,得到的转移轨道精度低,转移时间长,非理论最优。本文考虑地球非球形摄动力J2的影响,建立时间-能量综合最优性能指标,基于变推力控制量,研究了任意椭圆轨道最优转移问题。建立高斯拉格朗日状态方程,应用Pontryagin极小值原理和共轭梯度法求解最优转移问题;研究了J2摄动力对转移轨道根数、推力加速度和最优转移轨道的影响。结果表明:J2摄动力对转移轨道根数和推力加速度都有影响,不能忽略;时间-能量综合最优转移同时考虑轨道转移时间和能量消耗,优化结果更利于工程应用;最优推力加速度不是常值,即采用常值推力控制量得到的并非理论最优转移轨道。     

单自由度齿轮系统的混沌控制

考虑一类单自由度齿轮动力学系统,其动力学方程表示为一个分段线性二阶微分方程.首先利用变步长龙格-库塔法求解其动力学响应,得到分岔图、相图和Lyapunov指数图;其次采用打靶法得到嵌入混沌吸引子中的不稳定周期1、2、4和6轨道;最后基于OGY方法把系统的混沌运动控制到上述轨道.研究表明OGY方法成功地实现了对单自由度齿...     

卫星在降交点地方时不变的最优轨道转移研究北大核心CSCD

卫星在运行时要求降交点地方保持不变,而在卫星变轨前后降交点地方时不变情况下要用有限推力燃料达到最优异面轨道转移问题。针对降交点地方时不变、有限推力等难点,利用虚拟目标卫星的概念,建立了轨道转移的相对运动模型,提出了保证降交点位置不变的变轨初始条件;基于极小值原理将燃料最优变轨问题转化为两点边值问题,并采用共轭梯度法进行数值求解。针对变轨时间固定、连续推力情况,以总冲最小、满足各种约束为指标,进行了异面转移轨道的优化设计验证。仿真结果验证了卫星轨道转移策略和算法达到最优转移。     

遥感卫星小推力轨道转移控制

在太阳同步回归轨道遥感卫星的小推力轨道转移控制问题的研究中,小推力推进与化学推进方式有本质不同,不能再用速度脉冲的方法来设计轨道.针对推力方式不同的问题,采用了一组无奇点的春分点根数表示小推力卫星的动力学模型,从最优控制理论出发,给出了协态变量微分方程和最优推力方向,将轨道转移问题转化为非线性参数优化问题,利用非线性序列二次型规划法求解.对遥感卫星在1天回归和10天回归轨道之间的转移控制问题进行仿真,证明了方法的有效性.     

最优真空飞行轨迹设计和制导方法研究

研究飞行器燃料最优真空飞行轨迹设计和制导问题,轨迹优化设计和在线制导系统快速性和精确度具有很高的要求.根据典型飞行任务特征,导出具有直观物理意义的横截条件,用无量纲技术建立相应的最优控制模型,分别通过常值和线性引力的假设,给出正则方程的两种近似积分方法,设计相应的制导策略,再利用打靶法和dogleg信赖域法进行数值仿真.通过对运载火箭入轨和卫星轨道转移两类典型实例的应用,结果表明方法具有更好的快速性、精确度和可靠性,为设计提供科学依据.     

差分打靶法中的并行计算

本文指出了求解常微分方程边值问题的差分打靶法中可以并行计算的部份,以及如何并行计算。对同时求解同一个微分方程组的若干个初值问题给出了一个向量化方法。     

固定床反应器拟均相轴向扩散模型通用软件的开发

本文对求解化学反应器轴向扩散模型的四种数值方法—迭代法、打靶法、有限差分法和正交配置法进行了比较,对迭代法做了改进。利用改进的迭代法开发了求解化学反应器轴向扩散模型的通用程序。     

基于深度迁移学习的网络入侵检测

为解决网络入侵检测问题,提高检测准确率和降低误报率,提出一种基于深度迁移学习的网络入侵检测方法,该方法使用非监督学习的深度自编码器来进行迁移学习,实现网络的入侵检测。首先对深度迁移学习问题进行建模,然后对深度模型进行迁移学习。迁移学习框架由嵌入层和标签层实现编/解码,编码和解码权重由源域和目标域共享,用于知识的迁移。嵌入层中,通过最小化域之间的嵌入实例的KL散度来强制源域和目标域数据的分布相似;在标签编码层中,使用softmax回归模型对源域的标签信息进行编码分类。实验结果表明,该方法能够实现网络入侵检测,且性能优于其他入侵检测方法。     

GPU-based model predictive control for continuous casting spray cooling control system using particle swarm optimization

Model predictive control (MPC) for spray cooling control system requires a repeated online solution of an optimization problem that includes partial differential equations (PDEs). To simulate the future temperature behavior of steel billets, 3D dynamic heat transfer model is used. The special solution domain of PDEs has led to large computation cost, which is the main challenge in the real-time practical application of spray cooling control system. Meanwhile, the heat transfer coefficients need to be identified using the measured surface temperature. This work presents a two-level parallel solution method implemented on a Graphics processing unit (GPU) for MPC of spray cooling control systems and a weighted least squares modified conjugate gradient method (WLS–MCG) for identification of heat transfer coefficients. Two-level parallel solution method consists of parallel-based heat transfer model and stream parallel particle swarm optimization (PSO). PSO is used to solve the optimization problem. WLS–MCG consists of the weighted least squares (WLS) and modified conjugate gradient method (MCG). The experimental results show that the two-level parallel solution method has good computational performance and achieves satisfactory control performance.     

一种新型的多阶段任务系统可靠性分析方法

针对多阶段任务系统难以确定阶段间的状态转移关系及转移率的问题,提出一种新型的多阶段任务系统可靠性分析方法.通过将可变结构与可变成功标准问题分解为6种标准情况,实现了模型的通用化,解决了确定阶段间的状态转移关系问题.通过引入随机阶段间隔这个概念,使此算法既可以用来处理固定的阶段周期,同时又可对随机的阶段周期进行处理,解决了确定阶段间的状态转移率的问题.最后,通过对一个实例的计算和比对说明了算法的计算过程,证明了算法的有效性.     

基于GSM/SMS的分布式测控系统的通讯实现

针对传统的分布式监控系统数据通讯采用数传电台通讯方式,当系统用于地理位置较为分散、地势起伏较大的地区时存在数据容易丢失的问题,设计了基于GSM/SMS无线通讯方式实现数据通讯。利用GSM Modem TC35T分别与系统管理、现场两级的计算机连接,通过GSM短消息方式实现系统两级间的数据传递和命令传达,从而保证了数据传输的质量。通过在集中供热网工程中的实际应用说明,这种通讯方式不受系统地理条件的限制,在数据传递过程中确保传输的快捷性和数据的可靠性。     

基于单片机的CAN-USB通信转换模块的设计与实现

针对CAN总线与USB接口通讯协议标准互不相融的问题,提出了以ATmega128为微处理器,采用CAN总线控制器SJA1000与USB总线控制器CH372设计了CAN-USB通信转换模块,以解决CAN总线与PC机进行通讯问题,文章中详细介绍了该模块的工作原理和实现方法,即通过软件硬件相结合实现信号特性和通讯协议的转换,从而完成两者之间的信息传输;为了克服CAN总线容易受到外界干扰的弱点,使用了6N137进行隔离;通过国家863计划项目《天然气和垃圾填埋气燃烧发电在热气机上的应用研究》的实际应用验证了此方案的可行性;具有一定设计参考价值。     

Neighbouring optimal guidance for aeroassisted non-coplanar orbital transfer

The fuel-optimal control problem in aeroassisted non-coplanar orbital transfer is addressed. The equations of motion for the atmospheric manoeuvre are non-linear and the optimal )nominal) trajectory and control are obtained. In order to follow the nominal trajectory under actual conditions, a neighbouring optimum guidance scheme is designed using linear quadratic regulator theory for onboard real-time implementation. One of the state variables is used as the independent variable in preference to the time. The weighting matrices in the performance index are chosen by a combination of a heuristic method and an optimal modal approach. The necessary feedback control law is obtained in order to minimize the deviations from the nominal conditons. The results are presented to a typical aeroassisted non-coplanar orbital transfer problem.     

基于注意力机制的CycleGAN服装局部风格迁移研究

针对复杂背景下服装图像局部区域风格迁移难以控制及迁移后容易产生边界伪影的问题,提出一种基于注意力机制的CycleGAN服装局部风格迁移方法。通过VGG16网络分别提取服装图像的内容特征与风格特征,将其输入基于注意力机制的CycleGAN生成器中,应用注意力机制在复杂背景下的各个服装区域分配概率分布信息,获得注意力分布更多的区域及相关度更高的区域,并采用改进的损失函数校正边界伪影,对该区域进行风格迁移得到所需的风格迁移服装图像。实验结果表明,与CNN、FCN、BeautyGAN图像局部风格迁移方法相比,该方法不仅可以突出服装图像局部风格迁移效果,而且增强了图像细节,有利于提高输出图像的真实性和艺术性。     

Transfer matrix method for linear multibody system

A new method for linear hybrid multibody system dynamics is proposed in this paper. This method, named as transfer matrix method of linear multibody system (MSTMM), expands the advantages of the traditional transfer matrix method (TMM). The concepts of augmented eigenvector and equation of motion of linear hybrid multibody system are presented at first to find the orthogonality and to analyze the responses of the hybrid multibody system using modal method. If using this method, the global dynamics equation is not needed in the study of linear hybrid multibody system dynamics. The MSTMM has a small size of matrix and higher computational speed, and can be applied to linear multi-rigid-body system dynamics, linear multi-flexible-body system dynamics and linear hybrid multibody system dynamics. This method is simple, straightforward, practical, and provides a powerful tool for the study on linear hybrid multibody system dynamics. This method can be used in the following: (1) Solve the eigenvalue problem of linear hybrid multibody systems. (2) Obtain the orthogonality of eigenvectors of linear hybrid multibody systems. (3) Realize the accurate analysis of the dynamics response of linear hybrid multibody systems. (4) Find the connected parameters between bodies used in the computation of linear hybrid multibody systems. A practical engineering system is taken as an example of linear multi-rigid-flexible-body system, the dynamics model, the transfer equations and transfer matrices of various bodies and hinges; the overall transfer equation and overall transfer matrix of the system are developed. Numerical example shows that the results of the vibration characteristics and the response of the hybrid multibody system received by MSTMM and by experiment have good agreements. These validate the proposed method.     

基于比较原理的非线性组合系统的输出反馈镇定

综合运用比较原理和LMI方法,通过构造一比较系统,将原组合系统的稳定性问题转化为维数较低的比较系统的稳定性问题,并利用M矩阵特性导出了比较系统稳定的一个充分条件．为了求取输出反馈增益,建立了等价稳定条件的QLMI表示形式．这一方法的特点是使大系统的稳定控制器设计的复杂度保持在子系统一级的水平上．数值实例说明了所提出算法在实际工程应用中的可行性和有效性．