广义卡尔曼滤波的数值计算及其应用于卫星返回气动参数辨识

本文叙述了用广义卡尔曼滤波辨识空气动力系数的几个数值计算问题,主要目的是最大限度地节省计算机时和存贮,提高计算速度。分以下几部分论述;求解协方差矩阵微分方程的数值优化方法;卡尔曼增益及其校正计算;一种节省机时的过程噪声的算法;数值求导独立检验法等。以上方法已用于某卫星返回飞行数据的气动参数辨识,取得了令人满意的结果。     

再入机动飞行器气动特性的数值计算和近似计算方法

本文提供了改进的空间Euler方程推进方法和稳定方法,可有效地计算再入机动飞行器的流场,然而,这种数值方法计算再入飞行器的气动特性耗机时多,经费昂贵。 本文发展了一种新的近似计算方法,其计算结果与数值解和试验相比相当吻合,计算机时仅为数值计算的0.2％,对于工程应用,该方法是有数的工具。     

计算钝头体脱体绕流流场的稳定法

本文讨论了如何应用MacCormack八步交替方向格式计算头部无粘绕流问题。为了克服在音速区和驻点附近的局部不稳定性,我们在校正步中引入了二阶粘性项。在激波、物面和外边界点上,均采用二阶单向的差分格式,它既能保证差分格式的精度,又具有省计算时间的优点,本文还讨论了如何合理地使用物面条件和激波补充条件问题。我们曾计算了包括奶头形在内的各种光滑的钝头外形的绕流问题,结果表明,绕球计算的数据与文献[7]是完全一致的,它说明方法是精确的。绕奶头形计算的结果表明,采用本文的方法捕捉次激波,基本是成功的。     

用卡尔曼滤波辨识再入体空气动力系数的参数研究

本文利用卡尔曼滤波算法,对从飞行数据辨识再入体的空气动力系数问题,进行了参数研究,归纳出两条规律性的现象:在缺少可靠的轨道和气象数据的情况下,凭借飞行体上的过载和角速率数据;(1)可较精确地识别出气动系数的比值,(2)可以通过减小法向力导数的验前误差来提高气动系数的估值精度。220余次的蒙特卡洛(Monte Carlo)随机模拟以及对于实测数据的分析,证实了上述规律性。     

实时辨识气动特性的一种动力学模型

本文提出一种6自由度动力学模型,结合广义卡尔曼滤波(EKF)算法,对实时辨识再入体气动特性的问题进行了研究,作了广泛的数值仿真。 本文的动力学模型与某一常规模型进行了详细比较:(1)本模型免去了常规模型中不太现实的测高假设和大气模型假设。(2)本模型可精确估计气动系数比,其中包括重要的静稳定度。此外,文章还对收敛时间、模型误差等进行了分析对比。 结果表明,与常规模型比较,本模型具有一定的优越性。