MBSE在活动发射平台支承臂设计中的应用实践

针对基于文档的活动发射平台系统设计存在的信息离散、关联性差、不易追溯等问题,将基于模型的系统工程(Model-Based Systerm Engineering, MBSE)的正向设计方法引入活动发射平台支承臂方案设计和详细设计过程中,采用SysML语言进行系统建模,采用Modelica语言进行物理建模,采用NX和Ansys进行三维模型设计和仿真,并通过参数结构化和接口配置技术,实现了从系统设计到产品设计关键参数的闭环验证,提高了设计数据的一致性和可追溯性,验证了MagicDraw、Mworks、Teamcenter等系统集成应用的技术可行性,为活动发射平台和其他航天产品设计提供了指导和借鉴。     

机械臂转位舱段过程的多学科集成仿真

基于高层体系结构(HLA)及Modelica建模语言构建的系统集成仿真平台,通过构建和集成与机械臂转位舱段过程相关的舱体动力学、机械臂、轨道、姿态控制、总体电路等功能模型,建立了机械臂转位舱段集成仿真模型,开展了机械臂转位舱段过程多学科集成仿真,建立并验证了基于功能模型的多学科集成仿真工作流程,提出并实践了基于功能模型的总体-分系统多学科集成仿真工作模式。仿真结果表明:文章提出的工作流程和工作模式合理有效,集成仿真方案可行,研究成果可以为航天器研制数字化提供参考。     

航天器分布式系统仿真验证平台设计与实现

文章分析了航天器分布式系统仿真平台的特点和需求,根据分布式集成仿真平台多操作系统、混合架构、分布式结构、模型管理、试验设计、仿真运行、数据管理的技术特点和功能需求,对相应关键技术进行了攻关,制定了实施方案,在此基础上完成了相关设计和实现。平台能够适应全数学与半物理2种仿真工况,满足航天器系统方案设计全面仿真验证需求,并可方便接入商业或自研软件。最后通过仿真实例对平台的功能性能及通用性进行了验证。     

iSystem IDSSVP集成数字化系统仿真与验证平台

正iSystem IDSSVP集成数字化系统仿真与验证平台采用模块化设计、组件动态配置及分布式体系结构等技术,集成了虚拟目标机、多种真实物理目标系统、Matlab/Simulink模型及各种测试、验证工具,实现系统的快速原型验证、硬件在环测试、全数字仿真及系统测试与验证等功能,可广泛应用于航空航天/国防军工、汽车电子、医疗电子及轨道交通等行业对实时性、安全性及可靠性要求比较高的系统的仿真、开发与验证,大大缩减系统研制周期、减少系统研制费用同时提高系统可靠性与安全性。     

SMP2仿真引擎的多核并行化

仿真模型可移植性规范2（SMP2）是由欧洲航天局制定并得到广泛应用的仿真模型开发与集     

分布式小卫星SAR回波信号精确仿真方法研究

针对分布式小卫星SAR回波信号仿真，建立丁回波信号的数学模型，并基于空间坐标变换建立了分布式小卫星SAR回波信号仿真模型。通过计算机仿真，生成了一组Cartwheel构型的主星带伴随星群的分布式小卫星SAR回波信号，并通过成像及干涉处理，得到干涉相位图，验证了模型的有效性。仿真结果证明，本文提出的仿真模型能够精确的模拟分布式小卫星SAR回波信号，并能够灵活地注入各种误差，生成有效的回波仿真数据。     

基于LS-DYNA的三维翼伞参数化建模仿真研究

目前对翼伞气动性能的仿真研究大部分局限在二维翼型剖面或者不考虑伞衣柔性的三维数值仿真研究,因而无法获得较准确的翼伞气动性能参数,不能为工程研究提供借鉴和依据。为了提高翼伞仿真的准确性和效率,文章结合翼伞的设计流程,基于APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言对翼伞进行参数化几何建模,生成带前缘切口的翼伞三维几何模型,并自动划分网格生成有限元模型,再利用LS-DYNA求解器进行流固耦合求解,由于仿真求解中考虑了伞衣柔性,因而获得更准确的翼伞气动性能参数。基于MATLAB的GUI(Graphic User Interface)模块建立翼伞参数化设计、仿真平台,并进行了验证,翼伞气动性能仿真参数与翼伞试验数据基本吻合,说明该平台具有一定的可信性。     

基于PDW的雷达信号环境建模与仿真研究

在雷达电磁环境仿真系统中,需要模拟生成描述雷达信号环境的脉冲描述字(PDW)数据,以引导系统生成干扰信号环境数据。采用PDW对雷达信号环境进行描述,结合雷达信号环境的PDW数学模型,给出了基于PDW的模型框架,并设计了雷达电磁环境仿真流程。最后归纳了生成PDW数据的处理方法,给出了载频、重频和脉宽的模拟生成示例。     

基于立体视觉的航天器相对位姿测量方法与仿真研究

空间目标的相对位姿测量,是进行交会对接、绕飞监测、编队飞行等的前提.提出了基于立体视觉的方法,包括图像滤波、分割、连通区域标记、3D重建、相对位姿计算等步骤.并建立了仿真系统,该系统基于VC环境,将追踪星、日标星的3D几何模型、姿态动力学模型、相对轨道动力学模型、控制器/执行机构的数学模型,以及立体相机的成像与采集模型集成一体,可进行全闭环的仿真.仿真结果验证了算法的有效性.     

PAPR/ENOB对通信系统性能影响的仿真方法

介绍正交频分复用 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)系统中降低峰均比 PAPR(Peakto Average Power Ratio)的方法。考虑到 80 2 .1 1 .g系统的兼容性 ,可用过采样限幅处理降低 PAPR。由于是 OFDM系统PAPR,因而对模拟器件的性能要求比较严格。文中给出了进行 ADC/DAC(模数转换 /数模转换 ,Analog to DigitalConvert/Digital to Analog Convert)和放大器仿真的模型和方法 ,并应用到 80 2 .1 1 .g系统设计中 ,得到了系统中模拟器件选择的一些指导参数。该方法对系统设计中模拟器件参数的选取有一定的参考价值。利用放大器软限幅特性以及ADC/DAC有效位数的模型可以进行整个系统中定点性能仿真。     

Multiobjective optimization applied to structural sizing of low cost university-class microsatellite projects

In recent years, there has been continuing interest in the participation of university research groups in space technology studies by means of their own microsatellites. The involvement in such projects has some inherent challenges, such as limited budget and facilities. Also, due to the fact that the main objective of these projects is for educational purposes, usually there are uncertainties regarding their in orbit mission and scientific payloads at the early phases of the project. On the other hand, there are predetermined limitations for their mass and volume budgets owing to the fact that most of them are launched as an auxiliary payload in which the launch cost is reduced considerably. The satellite structure subsystem is the one which is most affected by the launcher constraints. This can affect different aspects, including dimensions, strength and frequency requirements. In this paper, the main focus is on developing a structural design sizing tool containing not only the primary structures properties as variables but also the system level variables such as payload mass budget and satellite total mass and dimensions. This approach enables the design team to obtain better insight into the design in an extended design envelope. The structural design sizing tool is based on analytical structural design formulas and appropriate assumptions including both static and dynamic models of the satellite. Finally, a Genetic Algorithm (GA) multiobjective optimization is applied to the design space. The result is a Pareto-optimal based on two objectives, minimum satellite total mass and maximum payload mass budget, which gives a useful insight to the design team at the early phases of the design.     

高超声速飞行器的LPV变增益状态反馈H∞控制

针对高超声速飞行器模型高度非线性、强耦合的特点,提出了一种多胞形线性变参数系统（Linear Parameter Varying, LPV）变增益状态反馈H∞控制器的设计方法。首先在感兴趣的变参数轨迹上选取若干个平衡点进行雅克比线性化并拟合得到LPV模型,将其离散化后存储于一张量中,然后利用高阶奇异值分解（Higher Order Singular Value Decomposition, HOSVD）,舍去较小和等于0的奇异值及对应的特征向量对其进行降秩重构处理,得到了有限个LTI多胞顶点系统。在对各顶点进行状态反馈控制器设计时,为降低保守性,通过引入松弛变量,将Lyapunov函数矩阵与系统矩阵解耦,从而可以在不同的点使用不同的Lyapunov函数矩阵,以此得到依赖变参数进行增益在线调节的控制器。最后的仿真结果表明了所设计的控制器能够使系统较快地跟踪指令信号,并具有一定的鲁棒性能。     

基于能量特性配方设计专家系统的开发与实现

介绍了用于固体推进剂能量特性配方设计的专家系统(SPES).SPES构造包括了专家知识库、知识查询与获取、性能分析、配方设计、推理机、用户界面及帮助等模块.SPES采用最小自由能数学模型,具有推进荆性能参数预示、数据保密、最大比冲或给定比冲下的配方设计等功能.该系统基于Windows'XP系统,操作简便,可考虑几百种燃气组分,计算参数与实际参数之间的误差可减少到2%之内,一般可达到1%左右,对于固体推进剂及相应固体火箭的研制具有十分重要的应用意义.     

利用微波探测仪(ATMS)对在轨微波辐射计观测精度的模拟分析

微波辐射计的观测精度及其对数值模式同化应用的影响评估是微波辐射计观测指标设计的重要参考。基于微波探测仪(ATMS)资料,利用三维变分同化系统模拟分析在轨微波辐射计的观测精度指标。针对ATMS观测误差特征,在其观测基础上增加均值为零、标准偏差分别为0.5,1.0,1.5,2.0K的正态随机扰动,进而获得不同精度的观测模拟值序列,然后利用Harris和Kelley的辐射资料偏差订正经验方法订正不同精度的观测资料。偏差订正后,利用三维变分同化模式(WRFDA)直接同化ATMS资料。通过2016年6月6h预报场的同化试验,评估了不同观测精度的模拟资料对数值模式的同化影响。     

吸气式高超声速飞行器助推-巡航轨迹优化

针对吸气式高超声速巡航飞行器建立了纵向平面内的二维轨迹优化模型(包括火箭助推段和吸气式飞行段),其中大气模型、气动力模型和发动机模型均建立了比较详细的模型,能够比较全面、准确地描述吸气式高超声速巡航飞行器的特征;基于配点法建立了适用于高超声速巡航飞行器助推-巡航轨迹优化的方法,在求解非线性规划时引入了规范化处理、稀疏分析和偏导数计算方法等,以提高优化效率;对吸气式高超声速飞行器助推-巡航轨迹进行了优化研究,分析了典型设计参数变化对最优轨迹的影响。仿真结果表明:所建立的方法能够快速、高精度求解吸气式高超声速巡航飞行器轨迹优化问题,并且能够方便地分析设计参数变化对最优轨迹的影响,可用于吸气式高超声速飞行器飞行剖面设计与优化。     

提高变质心飞行器可操纵性的方法研究

针对滑块运动容易引起系统抖动,以及惯性主轴偏移引起系统耦合严重等问题,基 于达朗伯原理对变质心飞行器结构布局进行了设计。其特点是：以主动控制力、约束 反力这两种内力替换滑块受到的惯性力,代入弹体、滑块动力学模型中,并依靠内力、过载 等物理量设计系统布局参数。布局设计后特点是两滑块运动通道分别重合于弹体惯性主轴方 向,通过与典型布局模型相比较,显示了所提出的布局结构可保证系统具有良好的动态品质 。     

快速控制原型仿真技术应用

快速控制原型技术在汽车、航空航天等领域得到了广泛的应用.快速控制原型技术改变了传统设计方法,提高了系统开发效率,降低了系统开发费用.采用基于PC构造的快速原型系统,造价低、硬件开放性好.本文介绍了基于xPC的快速控制原型开发方法,构造了采用xPC的分布式仿真构架.最后,通过一个具体的实例,说明快速控制原型技术在产品研制过程中的应用.     

一种基于模式匹配法的波纹馈源快速分析方法

波纹馈源广泛应用于星载反射面天线系统.文章基于模式匹配法对圆波导阶梯和波纹馈源进行了分析,对波导阶梯的散射参数和波纹馈源的辐射方向图进行了计算,分析波纹馈源时采用光壁波导中的TE和TM模式,并通过分别与Ansoft HFSS仿真结果和试验测试数据比较验证了方法的准确性.采用Ansoft HFSS软件分析某馈源计算时间为...