再入飞行器末端能量管理段纵向剖面优化方法

摘要： 对于轨道再入飞行器,根据各阶段飞行特性和任务的不同被分为初期再入、末端能量管理以及进场着陆几个阶段.本文提出一种末端能量管理段航程及纵向剖面优选方法,通过对不同的初始航程和纵向剖面进行递推,以阻力板控制裕度最大为优化目标,选出最适应飞行器升阻特性的航程以及相应的高度动压剖面.考虑初始状态误差及气动特性偏差条件下的六自由度仿真验证所设计的纵向剖面的鲁棒性.     

基于LSTAR的机载燃油泵多阶段退化建模

机载燃油泵的性能退化呈现出平稳—加速—平稳的非线性、多阶段模式,针对现有退化模型难以准确描述其全寿命周期性能退化的问题,以逻辑平滑转换自回归(LSTAR)模型为工具,对机载燃油泵出口压力传感器信号进行建模。首先,对转换后的压力传感器信号建立自回归(AR)模型,通过非线性检验说明建立LSTAR模型的必要性;然后,应用非线性最小二乘法完成参数估计;最后,在AIC准则最小及拟合优度最大的原则下,选择转换变量,通过残差进行模型的适应性检验与正态性检验。结果表明:基于LSTAR模型的拟合精度明显优于线性自回归模型。本文提出的方法成功解决了机载燃油泵性能退化的多阶段准确建模问题,为机载燃油泵的预测与健康管理(PHM)奠定了坚实的基础。     

基于传递矩阵法的柔性杠杆放大机构刚度分析

刚度是影响柔性微动机构动态性能和定位精度的重要指标。将工程中的传递矩阵概念引入到刚度分析中,首先根据结构特点将柔性微动机构模块化并将各子单元视为柔性体,全面考虑其轴向、剪切和弯曲等变形,求解各子单元柔性体的传递矩阵,然后通过传递矩阵将各子单元组合,最后根据力平衡建立柔性微动机构输入力和输出位移之间的关系模型。研究结果表明,传递矩阵法由于考虑了各单元的多维度真实变形,因此保证了结果的高精度。同时分析过程不需要求解刚柔单元变形协调方程,而且避免了微动机构全局坐标系的转换,减少了分析计算量。最后应用该方法建立了一种柔性杠杆放大微动机构的刚度模型,与有限元分析结果的对比误差小于6.4%,有效提高了分析精度,为参数设计提供了重要理论依据。     

动态系统失效的不确定性分析及其高效算法

为了分析在不确定性元器件失效率影响条件下动态系统的失效问题,提出了满足工作时间要求的系统失效概率和满足失效概率限制的系统正常工作时间的分析方法。同时,为了研究元器件失效率对动态系统失效的影响程度,提出了元器件失效率对系统失效概率以及系统正常工作时间不确定性影响的重要性分析方法,建立了元器件失效率对系统失效概率和系统正常工作时间方差贡献的重要性测度指标。首先给出了指标求解的直接蒙特卡罗方法,然后采用基于分数矩的极大熵方法来高效估计系统失效的概率密度函数,采用乘法降维积分建立了2种重要性测度指标的高效解法。阀门控制系统和民用飞机电液舵机系统的算例结果表明所提方法的合理性和算法的高效性。     

基于压缩感知的单脉冲雷达欺骗干扰机研究

欺骗干扰是一种常用的雷达干扰技术,提出了一种对抗单脉冲雷达的欺骗干扰机设计新方法。在分析欺骗干扰信号特性基础上,基于压缩感知(CS)框架和数字射频存储(DRFM)技术,根据线性调频(LFM)信号在分数阶傅里叶域的能量聚集特性,设计了压缩感知框架下的DRFM以产生角度欺骗干扰信号;通过控制干扰信号强度产生角度拖引和闪烁干扰以实现对单脉冲雷达角度跟踪的有效干扰。仿真实验结果表明,干扰机能够产生良好的角度欺骗干扰信号,通过干扰信号强度控制能够产生稳定的角度拖引和闪烁干扰。     

机载对地观测飞行轨迹设计与对比分析

针对机载对地观测载机长时间匀速直线飞行时分布式位置姿态测量系统(POS)姿态误差随时间积累的问题,基于载机有效机动能够提高分布式POS系统可观测度进而提高系统估计精度的思想,设计并对比多种机动方式下分布式POS系统的估计精度,并对机动后分布式POS系统进入测区前的滤波估计稳定时间、直线飞行成像时长和全球定位系统(GPS)基线长度进行了测试。仿真结果表明,设计的飞行轨迹能够提高成像段运动参数的测量精度,可为机载对地观测最优飞行轨迹的选择和设计提供理论指导。     

基于MiniGUI的载人航天器人机交互界面的研究与实现

图形用户界面对于载人航天器中航天员在轨操作至关重要。针对载人航天器显示需求多、易变化导致开发周期长、难度大的特点,对显示界面的控件设计方法进行了分类,分析了各方法的特点,在此基础上提出了一种基于MiniGUI的控件自定义设计方法,增加了控件的用户可配置属性。实际应用结果表明,该方法可有效提升显示效果并提高了设计效率。     

近地告警系统报警阈值算法研究

近地告警系统的报警阈值的设定是研究告警系统技术过程中的一个重要问题。本文给出一种状态空间下的基于报警系统复杂性能指标的报警阈值的设计方法,该方法利用预先定义的包含不确定因素的轨迹模型,权衡报警和无报警之间的关系,以此来设定合适的报警阈值;最后,以近地告警系统模式1的阈值设置为例,在MATLAB环境中用Monte Carlo方法进行计算机仿真,验证了该报警系统阈值的设计方法。     

装备试验评估中的变动统计问题与方法

随着装备性能的提高和试验过程的复杂化,变动统计问题逐渐成为装备试验评估领域中亟待解决的重要问题,需要融合不同阶段、不同来源的异总体试验数据对产品研制、生产、使用过程中的性能变化过程进行恰当的建模与评估。首先分析了变动统计问题的主要特征,并简要回顾了变动统计问题在装备质量与性能指标评估领域中的研究历程。针对变动统计问题所面临的主要研究对象,分析了其中需要解决的若干关键问题。通过与其他几个相关研究领域的比较,提出了变动统计的基本内涵。最后,归纳提出了基本的变动统计方法：基于约束关系的多总体融合估计、基于线性模型的变动总体建模与预测和基于Bayes方法的多源验前信息融合,并对各类方法的特点与前景进行了讨论与展望。
     

基于特征模型的高超声速飞行器的自适应姿态控制

研究了基于特征模型的自适应控制方法在高超声速飞行器姿态控制中的应用。对一类非线性强耦合以及大范围参数不确定性的类X-20高超声速飞行器无动力滑翔段六自由度动力学模型,建立含耦合的多输入多输出(MIMO)特征模型,并设计基于特征模型的黄金分割控制器。控制律设计中通过对非对角元控制量强制一步滞后,使得各通道控制量可以计算简单。最后通过飞行高度和速度大范围变化的长时间飞行过程中姿态角的跟踪控制仿真,验证了控制器的鲁棒性和适应性。