计算机导引系统变参数分析与设计方法——广义z变换法

导引系统(如寻的系统)是一个带奇点的变参数系统,它的分析与设计方法至今仍是困难问题。本文介绍了广义Z交换法,在它的帮助下,这一困难问题变成了代数运算。文中内容包含计算机导引系统,系统分析和系统综和。     

基于修正罗德里格参数的绳系卫星动力学模型

针对基于欧拉角的绳系卫星动力学系统模型在面外角的余弦函数为0时,面内角变得不稳定的奇点问题,提出一种基于修正的罗德里格参数和其阴影相结合的绳系卫星系统动力学模型。在证明了其在消除奇点问题可行性的基础上,进行了仿真,实验结果表明该模型在消除奇点的优势下,修正的罗德里格参数及其阴影的非连续性转换并不会影响到欧拉角的连续性变化和表示,具有全局性。     

空间机械臂动力学奇点与回避

本文导出空间机械臂非完整约束方程，讨论自由漂浮系统动力学奇点问题，对冗余和非冗余系统分别提出避免奇点的方法，对平面运动情形得到减少奇点出现的工程方法。文中附有算例。     

四元数及其在导弹控制系统中的应用

1843年B·P·哈密顿首先在数学中引入四元数,直到廿世纪六、七十年代才在控制工程中得到实际应用.由于四元数建立的坐标转换矩阵省去了欧拉角三角函数的繁琐运算,减轻了计算机的负担,从而使速率积分陀螺型的捷联式制导系统在导弹与宇航中得到了广泛的应用.四元数法也解决了潜地导弹出水、多头分导、宇航飞行器的大姿态所引起的欧拉角退化.此外,四元数对于最佳空间转换的研究也是极为方便的.     

不交型布尔代数及不交故障树分析法

本文运用不交型布尔代数的概念及其运算规则,形成了不交故障树分析方法。这种方法的核心思想是早期不交化,在大多数情况下它优于常规的晚期不交化途径。发展了包括不交故障树分析程序在内的MFFTAP程序,并在M150型计算机上付之实现。采用早期不交化新途径,再结合早期模块分解和逻辑简化等措施,将大大减轻一般故障树分析的NP困难。     

多微机系统实时仿真探讨

引言本文认为采用模拟计算机的部件或结构和并行运算原理,采用数字机的数值计算方法和软件技术,采用数模混合机的连接器技术,用并行工作的多微处理机系统(简称多微机系统),来构成实时仿真计算机是目前易于实现的办法。本文论述了这种机器的设计思想,对硬件、软件设计的主要问题,以及对可能达到的性能指标,经济效果,用途等问题进行了探讨。     

四元数反馈控制技术研究

弹道导弹、运载火箭在飞行过程中经常会出现三通道大范围调姿的情况,如果用传统的姿态角控制方案,当3个欧拉角中的第2个欧拉角出现过90°的情况时,欧拉角计算出现奇异.本文针对采用捷联惯性测量组合作为敏感器件的弹道导弹、运载火箭提出了四元数控制方案,即采用初始四元数q0袁征初始姿态、终端四元数q1表征终端姿态,实时计算调姿程序四元数qcx以及姿控系统控制量四元数△q(k)的方法,可避免姿态角计算奇异问题,且姿态过程优化.数学仿真证明了该方案的正确性和可行性.     

计算章动的一个新方法

在传统的计算方法中，章动是有５个参数１，１＇，Ｆ，Ｄ和Ω线性组合的三角函数为因子的项之和。若Ｎ是项数，则用计算机计算章动时，包括黄经章动和倾角章动一般需要计算１３Ｎ次四则运算和２Ｎ次三角函数。然而，用计算机进行三角函数运算的机时比四则运算要长得多。本法为了更适用于计算机，尽可能把三角函数的运算次数减少到最少。以１０６项ＩＡＵ１９８０章动序列计算为例，传统的方法需要计算２１２次三角函数运算，而本法只     

航天器四冲量固定时间最优交会

本文研究了航天器的四冲量固定时间最优交会问题及仿真，在两航天器相对运动线性化方程组和最优交会基本方程组基础上，利用特征矢量的对称性。求得了最优点火时间、最优推力和速度增量的计算方法，仿真结果表明，该方法是可行的。     

计算尖锥迎面干扰的一种新方法

本文从运动气流的二维激波动力学方程组出发,提出了一种计算平面运动激波和尖锥头激波迎面干扰问题的新方法。该方法可以计算穿透激波的强度和形状,马赫反射时三波点的轨迹,马赫杆的强度和几何形状,以及锥面峰值压力的大小。计算结果与数值模拟、其它计算方法以及实验数据进行了比较,结果表明本方法不仅精度较高,而且保持了简捷,省机时的优点。     

一种载人飞船自主应急返回控制参数星载计算方法

传统的飞船应急救生控制参数是在地面计算生成并上传到飞船上的,这种方法对频繁进行轨道调整的飞船并不适用,本文探讨一种新的飞船自主应急救生控制参数计算方法,利用船载GPS资源进行快速轨道外推,并使用解析方法和神经网络方法计算返回控制参数,以适应复杂飞行任务的要求。     

基于Gauss伪谱法的有限推力轨道转移优化

研究了Gauss伪谱法在有限推力轨道转移优化问题中的应用。首先在消除奇点的拟春分点轨道要素的非奇异摄动方程基础上,选取性能指标为能量最优,控制变量为有限推力发动机加速度的3个分量;然后,利用Gauss伪谱法将最优控制问题转化为非线性规划问题,避开了求解两点边值问题的困难;最后给出了2个算例,分别计算了同面转移轨道和异面转移轨道的能量最优化转移。计算过程及结果表明本文所用方法对初值猜测敏感度较小,且平稳收敛,具有一定的鲁棒性,转移轨道平稳光滑,能够满足各种约束条件,便于对发动机进行控制,且在零倾角零偏心率轨道情况下不产生奇异。因此,Gauss伪谱法可用来求解轨道转移优化问题。     

带偏心飞轮的弹性结构卫星的姿态运动

本文考虑结构弹性,讨论控制飞轮的偏心对带太阳翼的三轴稳定地球同步卫星姿态运动的影响。使用Kane提出的新方法,建立系统的动力学方程组。提出一种能使方程组中姿态角变量与弹性形变量相分离的近似方法,以简化计算并有利于考虑弹性结构的阻尼效应。导出飞轮偏心引起的姿态角强迫振动的解析表达式,并进行数值计算给出各姿态角的幅频响应曲线。     

弹道式导弹的落点计算

本文采用了一种计算弹道式导弹落点参数的新方法。在地球为椭球的情况下,综合利用椭圆轨道理论和中间轨道理论,建立弹道式导弹的落点方程组。利用数值计算方法对方程组进行求解,得到弹道式导弹的落点参数。文中导出了一组落点参数相对于轨道根数的偏导数,以及相对于关机点(被动段起始点)的状态参数的偏导数,从而较方便地计算落点散布。分析了地球表面形状对落点参数的影响。在计算机上进行数字仿真结果表明:该方法是正确的、可行的;在满足精度条件下,计算简便,速度快;能够适用各种型号的弹道式导弹的设计。     

柔性多体航天器单向递推组集建模方法

本文提出一种面向计算机建立柔性多体航天器动力学方程的新方法，其特点是完成运动学正向递推同时实现动力学方程的组集。这种方法不仅可提高航天器、空间机械臂动力学仿真的计算效率，而且可有效地克服数值积分病态的困难。文末一个空间四杆柔性机械臂的算例验证了这种建模方法的上述优点。     

载人飞船再入轨道和制导规律设计及六自由度弹道仿真

载人飞船再入轨道和再入制导规律设计是载人飞船成功返回的关键技术。文章综合介绍再入轨道设计方法，用变υ（t）来满足轨道设计的要求；研究了再入纵向制导纵向制导和侧向制导，用极大值原理确定纵向制导反馈增益系数，引入“漏斗式”的侧向制导，其制导效果良好；利用转移矩阵进行姿态控制可以解决欧拉角交边和奇异问题；对载人飞船返回再入段GNC一体化设计提出了迭代方法。     

液体火箭发动机带有隔板和无隔板的两相冷态解数值模拟

本文对液体火箭发动机燃烧室内带有隔板和无隔板的两种情况进行了两相冷态解数值模拟，气相控制方程用欧拉坐标系下的Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程组描述，液相控制方程在Ｌａ－ｇｒａｎｇｉａｎ坐标系下进行描述。气、液两相作用通过方程组的源项互相耦合，通过计算比较了有隔板和无隔板时发动机内部流场的参数值，表明了隔板体的数值处理方法对计算两相冷态解的有效性。     

中间轨道方法的奇点处理问题

利用既有的Ｂａｒｒｏｒ中间轨道计算方法中的奇点处理方法，对有些特殊轨道不能处理，用本文所述方法不但能处理各种卫星轨道问题，也能处理各种导弹轨道的特殊计算问题。     

空间飞行器大角度机动控制律设计

研究了空间飞行器大角度机动控制问题。为避免欧拉角描述姿态运动存在奇异性的问题，由姿态四元数建立姿态运动方程。针对飞行器姿态运动模型的非线性和不确定性，利用模糊逻辑系统对不确定性函数进行逼近，将获得的模糊函数作为系统不确定性界函数。对模糊逼近所带来的误差以及外部干扰项，采用变结构补偿控制方法，并在线自适应调整参数。理论分析和仿真研究表明此方法具有姿态控制精度高，实时计算量小，便于工程实现等优点。     

载入飞船再入轨道和制导规律设计及六自由度弹道仿真

载人飞船再入轨道和再入制导规律设计是载人飞船成功返回的关键技术.文章综合介绍再入轨道设计方法,用变ν(t)来满足轨道设计的要求;研究了再入纵向制导和侧向制导,用极大值原理确定纵向制导反馈增益系数,引入"漏斗式"的侧向制导,其制导效果良好;利用转移矩阵进行姿态控制可以解决欧拉角交连和奇异问题;对载人飞船返回再入段GNC一体化设计提出了迭代方法.