高度-速度剖面内再入轨迹快速规划

提出一种升力式再入航天器进入稠密大气后的轨迹规划方法。在预先设定攻角剖面的前提下，利用路径约束(驻点热流、动压和过载)在高度-速度(H-V)剖面内直接获得轨迹下边界；利用终端约束确定以轨迹下边界为基准的高度增量，进而通过下边界与高度增量的加和形成满足要求的再入轨迹。其中，增量的形式选取为分段二次型函数，其大小可通过割线法快速获得。倾斜角大小可根据纵向动力学方程反解得到，其方向依据航向误差角走廊确定。通过对典型工况的仿真，结果表明所提方法能够快速规划出再入轨迹，且适应性好。     

实现交互式三维参数化造型的研究

参数化设计方法是当今计算机辅助设计领域的一个热点课题,交互式三维参数化造型可以在原有模型的基础上,快速而方便地生成新的设计方案,大大提高了设计效率。本文所讨论的是通过引入特征的约束关系,利用现有的实体几何造型系统来实现交互式的三维参数化造型的方法。     

基于Kriging的多目标遗传算法

为了提高多目标优化问题的求解效率,提出了一种新的处理约束多目标优化问题的基于Kriging的多目标遗传算法(MOKGA)。MOKGA采用物理规划法将多目标优化转化为单目标优化,然后构建目标函数的考虑约束的EI(Expected Improvement)模型,并采用遗传算法进行求解。六峰值驼背函数和一个导弹多目标多学科设计优化问题用于MOKGA算法性能的测试。结果表明,与理论解相比,MOKGA算法有很好的优化结果;与NSGA II相比,MOKGA有很快的收敛性。     

凸约束非凸二次规划问题的分枝定界方法

针对凸约束非凸二次规划问题,给出了一个分枝定界方法。首先,我们构造一个多胞体包含可行域,然后根据凸集上非凸二次规划问题的整体最优解在可行域边界达到的性质,对锥所包含的可行域的边界构造一个包含它的超矩形体,并对这个超矩形体构造一个外接球。我们通过求解球约束非凸二次规划问题的整体最优解来确定下界,并把锥的棱与可行域的边界交点的目标函数值的最小值作为上界,把锥剖分技术与外逼近方法结合起来寻找原问题的整体最优解。最后,我们对这个方法进行收敛性分析。     

带约束的高超声速飞行器最优弹道的数值算法

为了准确地求解高超声速飞行器再入巡航段节省燃料的最优弹道,在直接法得到次优解的基础上,提出了全程协态估算方法。该方法不仅能精确地估算出协态变量的初值,而且能得到协态变量的曲线,特别是对于存在内点约束的问题,协态变量不再连续时,能估算出各协态的跳变量。针对带约束的高超声速飞行器最省燃料弹道的特点,利用序列二次规划(SQP)算法得到其次优弹道,并应用所提的方法估算出协态变量的初值和跳变量,由极大值原理构造两点边值问题(TPBVP),以估算结果作为初值求解得到最优弹道。仿真结果表明：在300 W/cm²的热流约束下,每个周期上最优解比稳态解节省约2.4%的燃料;另外,所提的全程协态估算方法能精确地估算出协态变量的初值和跳变量,以其作为初值有利于降低求解TPBVP的难度,使算法快速收敛到问题的最优解。     

有限元网格模型装配技术研究

针对复杂装配体有限元网格模型手工装配难度大的问题,提出了CAE环境下基于工程语义的带装配约束关系的有限元网格装配方法。对有限元网格模型进行自动分组,通过建立CAD装配本体和CAE装配本体之间的映射关系,将CAD的装配约束类型转换为几何位置关系,将这些关系转换为网格模型的装配定位变换矩阵,在对PATRAN二次开发的基础上,通过实例验证了方法的有效性。     

一种非线性闭环多约束最优末制导律研究

针对复杂环境多约束条件下的飞行器末制导问题,提出了一种基于最优控制理论,同时考虑过程约束和终端约束的末制导律设计方法。首先,考虑终端位置、落角和过载需求,基于最优控制理论和Schwartz不等式,建立了过载指令表达式;然后,根据需要对其进行了简化处理,得到了便于应用的表达形式;接着,在建立飞行过载和导引头视角解析表达式并进行分析的基础上,设计了同时考虑过程约束和终端约束的制导参数设计策略;最后,开展了仿真分析,仿真结果表明,所提制导律在满足飞行过程和终端约束的同时,降低了飞行器飞行末段过载需求。     

Modeling of LEO orbital debris populations for ORDEM2008

The NASA Orbital Debris Engineering Model, ORDEM2000, is in the process of being updated to a new version: ORDEM2008. The data-driven ORDEM covers a spectrum of object size from 10 μm to greater than 1 m, and ranging from LEO (low Earth orbit) to GEO (geosynchronous orbit) altitude regimes. ORDEM2008 centimeter-sized populations are statistically derived from Haystack and HAX (the Haystack Auxiliary) radar data, while micron-sized populations are estimated from shuttle impact records. Each of the model populations consists of a large number of orbits with specified orbital elements, the number of objects on each orbit (with corresponding uncertainty), and the size, type, and material assignment for each object. This paper describes the general methodology and procedure commonly used in the statistical inference of the ORDEM2008 LEO debris populations. Major steps in the population derivations include data analysis, reference-population construction, definition of model parameters in terms of reference populations, linking model parameters with data, seeking best estimates for the model parameters, uncertainty analysis, and assessment of the outcomes. To demonstrate the population-derivation process and to validate the Bayesian statistical model applied in the population derivations throughout, this paper uses illustrative examples for the special cases of large-size (>1 m, >32 cm, and >10 cm) populations that are tracked by SSN (the Space Surveillance Network) and also monitored by Haystack and HAX radars operating in a staring mode.