亚轨道可重复使用运载器再入姿态控制

研究运载器再入姿态稳定控制问题,亚轨道可重复使用运载器(Suborbital Reusable Launch Vehicle,SRLV)的再入,环境变化剧烈,非线性严重,系统的稳定性受到影响。针对传统控制器在飞行器大空域飞行、系统参数大范围变化时,控制能力欠缺的问题,提出了应用模型参考自适应的控制算法,对系统模型进行自适应控制,设计了SRLV再入返回段的姿态控制器。通过其在Matlab平台上进行仿真,结果表明,改进算法在环境参数剧烈变化和系统具有较强不确定性的情况下,能够对SRLV进行鲁棒、精确的控制,为运载器再入姿态控制提供了参考。     

飞行器故障预测与健康管理(PHM)集成工程环境研究

故障预测与健康管理(PHM)技术能够实现故障监测、诊断、预测、状态评估及综合决策的功能,能够降低飞行器维修、使用和保障费用,提高飞行器战备完好率、任务成功率以及安全性和可用性;在分析了国内外研究现状的基础上,提出了构建飞行器故障预测与综合健康管理的通用化支撵平台和验证环境的设计思路,并展开描述了PHM开发环境、运行环境、验证环境的具体功能组成,研究成果能够为检验飞行器PHM系统工作效能提供有效验证,为降低飞行器PHM验证费用提供借鉴.     

基于Radau伪谱法的重复使用运载器再入轨迹优化

为了提高数值解法的收敛速度,本文利用Radau伪谱法求解重复使用运载器的再入轨迹优化问题.该方法在一组Legendre-Gauss-Radau点上构造全局Lagrange插值多项式对状态变量和控制变量进行逼近,在动力学方程中状态变量对时间的导数可由插值多项式的导数来近似,故可将动力学方程约束转化为在Legendre-Gauss-Radau点上的代数微分方程约束.因此,可将连续时间的最优控制问题转化为有限维的非线性规划(NLP)问题,之后通过稀疏NLP求解器SNOPT即可对其进行求解.最后的仿真结果显示,通过该方法优化后的再入轨迹成功满足过程约束与边界约束.由于该方法的高效率和高精度特性,可将其应用于轨迹快速优化工程实际问题中.     

基于DCNLP法的重复使用运载器再入轨迹设计

介绍了DCNLP法在可重复使用运载器再人段轨迹优化中的应用.首先以可重复使用运载器为对象,以攻角和倾侧角为控制变量,并考虑严格的终端约束和过程约束,建立了以航程最远作为优化目标的最优控制问题模型.然后采用DCNLP法将最优控制问题转化为一般的非线性规划问题,选取各节点上的状态量和控制量作为优化参数.最后应用matlab...     

基于准连续高阶滑模的可重复使用运载器再入姿态控制

针对可重复使用运载器再入段的姿态控制问题,提出一种基于准连续高阶滑模的控制方法。将姿态控制系统分为两个回路,分别为角度控制回路与角速度控制回路。角度回路作为外回路产生角速度指令,角速度回路作为内回路跟踪外回路产生的角速度控制指令。为了提高系统的鲁棒性,对两个回路分别设计滑模控制器。外回路中设计基于低通滤波的终端滑模控制方法,以获得平滑的控制量作为角速度指令。内回路设计增加系统相对阶的准连续高阶滑模方法,使控制律中不直接含有符号函数项,保证系统稳定的同时减弱控制器抖振。在具有外界干扰与参数不确定的情况下,使用本文提出的方法进行仿真试验,仿真结果证明了所提出方法的有效性。     

基于联邦UKF的可重复使用运载器再入段组合导航

针对航天科技领域的再入问题,根据导航系统状态方程非线性的特点,设计基于联邦滤波的UKF（Unscented Kalman Filter）算法,并应用于可重复使用运载器（Reusable Launch Vehicle,RLV）的组合导航系统.对基于该算法的RLV组合导航（惯性导航、卫星导航和天文导航）系统进行仿真,并与传统的基于联邦滤波算法对组合导航系统进行比较.结果表明,提出的组合导航方案和基于联邦滤波的UKF算法能提高导航精度、鲁棒性和容错性.     

可重复使用运载器自动着陆纵向制导律设计

在可复用运载器准确着陆控制问题的研究中,为实现可重复使用运载器(RLV)跟踪基准着陆轨迹以便安全地自动着陆,建立了以待飞航程为独立变量的无动力运动方程,利用线性二次调节器(LQR)方法设计了纵向制导律.纵向制导律以速度偏差、高度偏差和航迹倾斜角偏差作为输入,给出迎角指令和减速板偏角指令.针对基准情况、存在初始条件和气动参数不确定性的情况进行了仿真.仿真结果表明,设计的纵向制导律可行,能很好地消除初始条件和气动参数不确定性的影响,准确地跟踪基准着陆轨迹,具有很好的鲁棒性,并且着陆速度、着陆动压和下沉速率均满足着陆要求.     

ATML在综合运载器健康管理系统中的应用

综合运载器健康管理(IVHM)技术是提高飞机、航天飞行器安全性、可靠性及可维护性并有效降低成本的重要途径。针对IVHM系统的高互操作性以及复杂数据交换特点,提出采用自动测试标记语言(ATML)对航空机载设备进行形式化和规范化描述,有利于实现系统的高度集成以及可扩展性,结合航空电源故障诊断与预测系统的实例,论述了ATML在综合运载器健康管理系统中的应用。     

一种可重复使用运载器的伪逆法自修复控制

研究可重复使用运载器自修复控制问题,由于气动舵面故障将严重影响飞行器飞行安全,针对实时自修复控制系统的控制器和控制分配算法进行了研究.根据对象强时变非线性和飞行环境变化剧烈特点,利用动态逆和变结构控制理论,设计了双回路动态逆变结构控制器.针对舵面故障的特点,设计了改进的基于力矩指令的实时伪逆法控制分配算法;给出了结合上述控制器和控制分配算法的自修复控制系统.数字仿真表明,上述系统在可重复使用运载器舵面出现漂浮、卡死故障时,具有良好的实时自修复控制能力,并满足跟踪精度、时效性和适应性要求.     

预测与状态管理系统(PHM)技术研究

针对国外热点技术--预测与状态管理系统(PHM)的概念、设计、验证及费效比进行了详细的研究,为该项技术的推广提供了技术基础.     

基于反馈线性化的RLV气动控制一体化设计

针对可重复使用运载器设计过程中,气动布局、制导控制系统相互耦合的问题,引入气动控制一体化设计方法。分析该飞行器再入过程的高度-速度飞行剖面,基于反馈线性化方法设计再入跟踪制导律。按照快慢变量分离的原则,设计反馈线性化控制器。以此为基础,对飞行性能进行评估,找出布局存在的不足,给出改进建议,并进行仿真验证。整个设计过程表明,基于反馈线性化的气动控制一体化设计方法能够有效兼顾气动与制导控制约束,实现飞行器性能最优。     

故障预测与健康状态管理技术综述

故障预测和健康状态管理(PHM)技术是新一代武器系统的先进测试、维修和管理技术,也是一种全面的故障检测、隔离和预测及状态管理技术,正在成为新一代武器系统设计和使用中的一个重要组成部分;论文首先综述了PHM技术的内涵、工作原理以及该技术的功能与作用,然后对PHM技术涉及到的关键技术进行了详细的介绍,最后展望了该技术的发展趋势以及对我国国防工业的借鉴意义。     

RLV自主着陆航迹设计与控制研究

研究了重复使用运载器(RLV)自主着陆陡下滑捕获-陡下滑-圆弧拉起-指数拉平模式航迹生成算法设计;为解决不同着陆段航迹控制指令跳变问题,提出了航迹指令自适应平滑算法;以捕获点法向过载跳变最小为指标研究了三次多项式陡下滑捕获点的优化方法;给出了完整的在线航迹生成算法;基于法向过载的开环加闭环复合控制指令跟踪方案,使用simulink进行数值仿真,结果显示文章提出的航迹生成算法可以自动生成有效航迹,控制方法可以保证航迹平滑过渡且对初始扰动具有良好的鲁棒性,从而验证了方法的可行性和有效性。     

无人机故障预测与健康管理研究现状及发展

随着无人机武器装备复杂性、综合化、智能化程度不断提高,由此带来的故障多发性、致命性、随机性、交联性导致系统可靠性与安全性问题日趋突出,因此无人机的维修保障问题成为一大军事难点;为了满足智能化战争对无人机快捷、精准、持续保障的要求,故障预测与健康管理技术应运而生,成为了英美俄等军事强国的研究热点;文章介绍了国内外无人机PHM技术的发展现状,以及无人机PHM体系构架,从数据采集和传感器技术、数据预处理和数据挖掘技术、数据通信技术、多传感器数据融合技术、健康评估和故障预测技术、智能推理与决策支持技术等六个方面详细分析了无人机PHM关键技术,最后结合现阶段无人机PHM技术的不足,展望了无人机PHM技术的发展趋势。     

轨道电路故障预测与健康管理体系结构设计

针对现有轨道电路实行故障维修和计划维修的缺陷,提出一种以状态为基础的设备故障预测维修机制.设计故障预测与健康管理(PHM)体系结构与工作流程,采用模糊神经网络的方法,建立一种高压不对称脉冲轨道电路故障预测模型.选定2个输入参数和4个故障输出参数,输出参数利用故障可信度描述,根据专家知识和现场经验形成模糊推理规则表.通过仿真实验验证了PHM体系结构是有效的.     

基于部件参数估计的航空发动机故障预测技术研究

为了满足新一代航空发动机对故障预测与健康管理系统的需求,针对气路故障预测问题,以某型双转子、双涵道涡轮风扇发动机为对象,研究了把性能健康参数作为状态量扩展至状态方程,利用卡尔曼滤波器对状态变量进行估计,以估计出健康参数;并以该健康参数为基础,预测发动机的气路故障;最后以某涡扇发动机数学模型作为仿真对象,以H=15 km、Ma=1.6为仿真设计点,利用该工作点的线性状态方程设计了扩展卡尔曼滤波器,对健康参数进行了估计.仿真结果表明,状态估计器能够快速、较为准确地估计发动机的性能退化系数,从而能够较为准确地预测故障发生的时间,为航空装备的保障提供理论依据.     

故障预测与健康管理系统建模技术研究

简要介绍了PHM系统建模的主要方法,并依据飞机特征,给出飞机PHM系统分层体系模型,提出了基于数据的飞机典型部件液压泵PHM系统的建模方法,通过试验对该方法进行了验证.     

对发展故障预测和健康管理技术的探讨

故障预测与健康管理(PHM)系统对于推动装备视情维修能力的实现具有重大的意义.简要介绍了PHM的概念及其内涵,分析了国内外PHM技术的发展状况,论述了PHM技术发展过程中需要关注的主要问题,以及需要重视的几项工作.希望对装备PHM技术发展发挥一定的参考作用.     

新一代航空电子综合化及预测与健康管理技术

在介绍航空电子系统发展演变历史的基础上,分析了新一代综合化航电系统的主要特征,深入探讨了航空电子预测与健康管理(PHM)的关键技术,包括失效机理分析、应力损伤评估、故障先兆以及预警电路(canary)4个类别,详细分析了PHM相关的信息融合、人工智能、数据挖掘与预测等技术的实现方法与应用,研究并给出了新一代综合模块化航...