航天飞机气动力辅助异面轨道变换

本文研究了以气动力作为辅助动力,实现异面圆轨道的最优变换。以目标轨道面倾角最大为优化性能指标,获得了升力和滚转角的最优控制规律。文中提出了优化问题的一种参数搜寻方法,有利于问题的求解。文末对结果作了分析,讨论,并就有关的多种变换模态作了分析、对比,表明在一定条件下,气动力辅助变换有明显的优越性。     

有限推力能量、燃料最优轨道转移控制

应用间接法研究了时间固定下的能量、燃料以及能量-燃料最优有限推力轨道转移控制问题.燃料最优问题因存在奇异性而不易处理,引入能量性能指标可以消除奇异性,应用ε算法寻求解决了燃料最优轨道转移问题.应用极小值原理,设计了最优控制器,应用单值打靶法研究了相应轨迹优化问题转化的两点边值问题.数值结果表明在相同推力、相同轨道转移时间条件下,三种最优控制方式得到的最优轨迹几乎相同;同时也表明给定初始和目标轨道,轨道转移任务消耗的燃料是确定的,推力大小只影响轨道转移的圈数.     

结合遗传算法和优化Q-law算法的小推力轨道转移

提出了一种将遗传算法和优化的Q-law算法相结合的新轨道转移算法.为了合理利用能源,文中引入相对推进效率作为是否施加推力的门限.遗传算法用于搜索最短时间的优化轨道转移路径,将轨迹优化问题转化成有约束的参数优化问题,从而避免了两点边值求解难题.在轨道转移末端,为了提高目标转移精度并避免高频振荡,文中采用了结合模糊逻辑的优化Q-law算法.针对某一卫星轨道转移进行了数字仿真.结果表明,本文算法能够在实现最优时间轨道转移的同时,兼顾能源的消耗,并提高轨道转移精度.     

航天飞机最优空间机动轨道

本文对最优空间机动轨道现有的主要研究成果、研究的基本方法及有关结果作了综合评述,并指出有待解决的问题及研究方向。     

考虑轨控调姿的共面椭圆轨道寻的交会

在交会对接寻的段,为了保证自主测量导航设备的连续跟踪和追踪航天器飞行姿态的稳定,要求寻的段尽量采用水平脉冲进行控制,使对地定向的追踪航天器在寻的轨控期间尽量不调姿或调整的姿态角尽量小。本文考虑轨控前调姿的航天器两脉冲寻的交会问题,提出了轨控调姿定量指标并给出了物理解释和数学定义。根据轨控调姿位置和次数不同,将问题分为首脉冲不调姿、末脉冲不调姿、两次均不调姿和两次均调姿等4类。对于前3类问题,提出迭代求解算法;对于第4类问题,提出非线性规划求解算法。最后,将调姿指标和特征速度的等值曲线叠加,提出了"交会参数设计图",可以快速直观地筛选出满足期望指标的交会参数集,辅助交会策略的制定。仿真结果验证了本文提出方法的有效性。     

轨道随机不平顺对车辆／轨道系统横向振动的影响

基于车辆－轨道耦合动力学理论，建立了车辆－轨道垂横耦合模型，利用时域数值积分法在时域仿真得到耦合系统的横向随机振动响应，再用周期图法估计出车辆、轨道横向随机响应功率谱密度，利用谱分析详细研究了轨道高低、水平、方向和轨距不平顺对车辆、轨道横向随机振动的影响。结果表明，车辆及轮轨横向表现为低频振动，主要受轨道方向和水平不平顺影响；钢轨和轨枕的横向振动频率分布很广，其低频段主要受轨道方向和水平不平顺影响，而高频段的振动主要由轨面垂向短波不平顺激发。     

广深线第六次提速列车交会压力波实测研究

为支撑全国铁路第六次大提速,在广深线4.0 m线间距下,针对动车组(D字头)及25型提速客车,以不同的速度交会进行了实车试验,测量了列车交会压力波及车内压力变化,得到了列车交会压力波随交会速度变化的规律,评估了动车组与动车组等速交会、动车组与25型提速客车不等速交会的安全性和旅客乘坐的舒适性.结果表明,在4.0m线间距下,动车组以220km/h的速度运行,不影响交会的安全性和旅客乘坐的舒适性,提速方案可行.     

基于深度神经网络的变比冲小推力交会实时最优控制（英文）

针对燃料最优交会问题,提出了一种基于深度神经网络的实时控制方法。首先,发展了面向燃料最优交会问题的轨迹反向生成方法,该方法基于现有的反向生成思想进行二分法迭代,以满足反向积分的两个截止条件。然后,构造了一种适用于变比冲模型的深度神经网络结构,并将网络的输出控制分为推力输出和比冲输出。提出了先学习最优比冲,然后根据比冲的实际上下限约束对其进行限制以获得比冲输出的方法。进一步,通过设计增强容错深度神经网络以提高交会任务末端接近段的鲁棒性。最后,通过对地球至阿波菲斯小行星和地球至火星的任务仿真,验证了所提方法的有效性和高效性。     

中国区域卫星导航系统星座的方案探讨

首先简要介绍了欧洲、日本发展卫星定位导航系统的情况。阐述了我国第二代区域卫星导航系统的必要性。指出了采用因轨道同步卫星和静止星的星座方案的优缺点。用计算机仿真详细研究了倾斜椭圆轨道同步卫星的轨道参数与定位性能关系。设计了一个静止卫星和椭圆同步卫星组成的7星星座，并且评估了该星座在我国及周边地区的性能。仿真计算表明，这种星座能够满足现阶段我国区域导航系统需要。     

圆轮沿运动轨道纯滚的运动特性

本文针对圆轮沿运动轨道作相对纯滚时,轮、轨接触点间运动量的关系和规律,进行归纳和总结,澄清一些错误概念,为解决涉及相对纯滚的运动学和动力学问题提供明确,简捷的思路。     

A Status Graph Based Control Allocation Algorithm of Digital Micro-Thruster Array for Micro/Nano-Satellites Orbit Control Application

Digital micro-thruster arrays can be used for special missions of micro/nano-satellites with the requirements of high precision and small impulse. This paper presents a novel control allocation algorithm for the digital micro-thruster array,namely status graph based control allocation(SGBCA)algorithm,which aims at finding the optimal micro thrusters combination scheme to realize the sequential control synthesis for micro/nano-satellite during real-time orbit control tasks. A mathematical model is set up for the control allocation of this multivariate over-actuated system.Through dividing thrusters into disjoint segments by offline calculation and combining segments dynamically online to provide a sequence of the required impulse for the micro/nano-satellite,the time complexity of the control allocation algorithm decreases significantly. All levels of impulse can be generated by the digital micro thruster arrays and the service life of the arrays can be extended using the segment converting strategy proposed in this paper. The simulation indicates that the algorithm can satisfy the requirements of real-time orbit control for micro/nano-satellites.     

速度增益制导在远程交会任务中的应用

利用冲量假设解决远程交会问题在工程上很难实施,制导精度无法控制。本文针对两冲量交会问题,设计出两次机动的制导方案。第一次机动利用速度增益制导,第二次机动采用按时间关机制导。理论和仿真结果显示该方案可靠性高,制导精度满足远程交会的技术要求,同时也保证了向近程制导转换的精度。     

并联式混合动力车能量控制策略设计(英文)

提出了一种新颖的能量控制策略的设计方法用于并联式混合动力车.首先用SQP算法求解最大系统效率问题以实现全局优化;然后用模糊控制系统来协调发动机和电池的工作点实现局部优化.模糊系统的模糊规则建立则是汲取了SQP优化结果,从而保证全局与局部的统一.计算机仿真结果表明,运用该能量控制策略的混合动力车能达到较好的燃料经济性.     

编队卫星相对轨道与姿态一体化耦合控制

采用单个连续小推力推力器以及反作用飞轮作为执行机构的编队卫星相对轨道与姿态耦合控制问题。采用单个连续小推力推力器时,相对轨道控制推力作用时间较长,同时在任意时刻或一段时间内推力矢量不能指向空间任意方向,且其依赖于卫星当前姿态和姿态机动能力;一些编队任务对姿态确定精度有较高要求,为了能够提供较高的姿态测量精度,星敏感器应避免对准太阳,因此姿态动力学的非凸性和非线性使得编队耦合控制问题进一步复杂化。考虑以上约束,采用高斯伪谱法把连续控制问题直接转换成离散形式非线性规划问题。最后以双星编队队形初始化最优控制为例进行数学仿真,结果表明了该方法的有效性和实用性。     

拖索释放完瞬时动态张力的近似解析解法及其优化

本文在文[4]的基础上,对如何降低拖索释放完瞬时动态张力进行了研究。具体做了以下几件事情;1)利用拖索放完瞬时前后系统能量不变,建立拖索动态张力的近似解析表达式;2)分析拖索有关参数对动态张力影响的敏感程度,以确定优选自变量;3)研究变截面拖索分别位于不同载体情况对降低动态张力的可能性;4)进行动态张力的优化设计和变截面拖索的最佳匹配。文中以某型拖靶系统为实例进行了优化设计,效果显著。本文所提出的方法对同类系统的设计有实用价值。