线性时变系统的状态转移矩阵——线性变参数常微分方程组的通解表达式

迄今为止,变参数常微分方程组未得到解析形式的解;所以在自控系统的研究中,系统状态方程的解及转移矩阵的求得,一般均需用数值计算法。用数值法解常微分方程计算量很大,工作繁复,从而限制了各种理论结果的大量应用。本文用共轭法给出了一种线性时变系统状态转移矩阵的幂级数表达式。实践证明,此组表达式能给自控系统的研制带来很大方便,是一种有力的研究手段。     

线性时变系统的终端关机控制

本文使用状态转移矩阵与积分型级数解表达式,推出了线性时变系统外干扰完全补偿原理表达式,此式简单、精确,便于终端关机方程使用,文中并给出了一组初值t_p,Ψ可变动的伴随函数解析解表达式。     

DS/FH扩频测控信号同步方案的捕获性能

针对航天测控信号的高动态以及由载频跳变引起的多普勒频率周期跳变的特点,提出了一种基于快速频率识别和辅助机制的直扩/跳频(DS/FH)混合扩频测控信号的一种同步方案。建立了跳频图案,伪码相位及多普勒频率的三维同步捕获状态转移过程的数学模型,推导出三维捕获的平均捕获时间表达式,及在伪码相位误差、多普勒频移和高斯白噪声条件下的检测概率和虚警概率表达式。仿真分析了在采用时域匹配滤波、频域多通道的直扩捕获方式下,信号和捕获系统参数对三维捕获性能的影响。理论推导与数值仿真结果表明了同步方案的有效性,并为信号设计及捕获系统参数选择提供了理论依据和实际参考。     

追踪椭圆轨道目标Hill制导及其误差分析

针对椭圆轨道目标的飞行器近距离交会问题,研究了追踪任意椭圆轨道目标的Hill制导方法.从状态转移矩阵出发推导出追踪椭圆轨道目标的Hill制导表达式,然后推导出连续常值推力作用下系统状态的解析表达式,在此基础上分析了Hill制导过程中线性化误差和J2摄动误差,通过误差项进行补偿,并给出了Hill制导改进算法.仿真分析表明椭圆轨道Hill制导是可行的,且其改进算法能进一步提高制导精度.     

状态转移矩阵及系统响应函数

本文分析了系统状态转移矩阵及函数矩阵L,M的性质。给出了新的彼此转换关系。推导了系统的输入信号响应函数,及积分响应函数的表达式,说明了它们的计算方法。     

月球软着陆多项式制导控制方法

以燃耗最优性为出发点,假设垂直方向上的最优着陆轨迹可以由一关于时间的三次多项式来完全表示,根据开环最优制导设计了月球软着陆的多项式制导控制律。通过对加速度矢量之间的几何关系进行分析可以得到制导控制量-推力方向角的显示表达式。该制导律表达式是剩余时间的函数,而给出的剩余时间表达式只与着陆器的状态变量和终端约束有关,无须进行迭代计算,是一种易于实现的次优闭环实时制导控制方法。     

最小相位误差单星无源定位法

基于卫星在不同位置测得的信号相位差,提出了一种用最小二乘使误差最小化的单星无源定位方法。给出了定位和去模糊的原理与计算方法,以及数学模型,建立了定位误差的解析表达式,用仿真验证了误差表达式。结果表明该法有一定的去模糊定位和单基线测量相位差定位能力。     

双通道对消方法抑制SAR干扰对目标的影响分析

双通道对消方法作为一种有效的SAR抗干扰方法,在进行SAR干扰抑制的同时,在部分周期性区域会产生导致目标损失现象.从理论上导出了目标损失周期的表达式,并分析了影响目标损失周期的参数,最后通过仿真验证了该表达式的正确性.     

在频域里具有有色测量噪声的连续时间卡尔曼跟踪滤波器的解析解

通过运用谱因式分解法，我们得到了关于具有位置测量的双态指数相关速度和三态指数相关加速度跟踪滤波器的稳态卡尔曼增益的解析解的新的表达式。测量有色噪声模型的特征可用相关时间１／λ来表示。系统模型中考虑了诸如风引起折弯的运载体振荡，该系统能产生最广义的状态转移矩阵。     

大气层外拦截器近最优中制导律设计

针对大气层外中段拦截问题,设计了一种带有固定推进时间的近最优中制导策略。首先,一种具有解析形式的相对运动表达式被提出,由于在推导过程中考虑了两飞行器间重力差影响,得出的表达式相对于将两飞行器重力差简化为零重力模型得到的解析式具有更高的精度;然后将此表达式与庞特里雅金极小值原理结合得到拦截器闭环加速度指令,为提高制导性能,补偿加速度指令被引入;最后通过仿真算例验证提出方法的有效性。     

一种改进的航天器时变模态参数递推辨识方法

针对基于预测器的递推子空间辨识(RPBSID)方法在估计系统的状态变量时计算量较大的问题,提出一种改进的RPBSID方法并应用于航天器的时变模态参数辨识。与原算法相比,改进后的方法在求解状态量时不需要逐个时刻构建相应的Hankel矩阵,而是利用仿射投影算法(APA)实现状态量的递推估计,从而减少了辨识过程中的数据量。在此基础上,利用该状态变量递推得到时变系统的状态空间模型和模态参数。在数值仿真中,建立带有大型挠性附件的卫星动力学模型,分别考虑系统模态参数线性变化、突变和周期改变的情况,利用改进的RPBSID方法对结构的时变频率和阻尼比等参数进行了辨识。理论分析和数值仿真的结果表明这种改进的方法不仅能够有效地辨识系统的时变模态参数,而且与原方法相比具有更高的计算效率。     

InSAR编队卫星全零多普勒姿态导引研究

推导一种新的InSAR编队卫星全零多普勒姿态导引方法。由从星多普勒中心频率,给出了偏航角和俯仰角的解析表达式。仿真结果表明:理论上该法在距离向上可使SAR天线中心完全指向零多普勒线。     

奔月轨道的一种求解方法

月球探测器转移轨道的计算通常归结为对商点边值问题的求解，而找到一种计算效率高、迭代次数少、同时具有较好收敛性的算法对于设计者来说是一件很重要的事。本文采用建立在B平面上的参数作为目标轨道参数，改进了状态转移矩阵迭代方法，并与状态转移矩阵方法相结合使用，给出了一种奔月轨道的求解方法。该方法具有计算效率高、迭代次数少的特点，并且对轨道状态量具有良好的线性关系(即对初始条件具有良好的收敛性)。计算算例表明了这种方法的有效性。     

类二次型最优控制方法在自主对接控制中的应用研究

针对参数已知的线性定常二阶系统，本文给出了直接求解Riccati方程的方法，并在此基础上，将方法得到的结果应用到参数未知的线性定常或慢时变系统中，使用估计参数直接求出反馈增益矩阵，提出了一种类二次型最优控制方法，并证明了该闭环慢时变系统的稳定性。     

日地Halo轨道的多约束转移轨道分层微分修正设计

针对日-地系统L1点（简称SEL1点）Halo轨道转移轨道设计中存在的多约束与初值敏感性问题,提出一种基于分层微分修正与初值多项式的设计方法。首先定义平动点转移轨道设计过程中存在的约束条件,然后根据不同的终端约束条件,重点给出了同时考虑轨道高度、轨道倾角、升交点赤经与航迹角等多约束条件下的分层微分修正方法。通过分析约束变量与控制变量之间的关系,得到能够解决微分修正初值问题的初值表达式。最后在多约束条件下设计了从轨道高度为200km的地球停泊轨道到SEL1点Halo轨道的转移轨道。仿真结果表明,分层微分修正方法能够处理多约束问题,且初值表达式可以为微分修正提供良好的初始条件,从而保证算法收敛,方法具有较好的实用性。     

一类强耦合强不确定性强非线性快时变系统复合控制

分析一类强耦合强不确定性强非线性快时变系统的控制问题。基于系统力学特性和动力学特性，提出一种复合控制方法。该复合控制方法由三个核心模块组成，依次为强耦合强不确定性控制模块、强非线性快时变控制模块、智能调度模块。以某典型强耦合强不确定性强非线性快时变特性飞行器对象为例，给出了采用该复合控制方法的详细设计。最后，在精确的仿真模型基础上，考虑天地不一致性情况，进行了多组仿真分析，仿真结果表明，该方法有效、可靠。     

基于T-S模糊模型的导弹网络化控制系统建模与控制

将时延的不确定性转换为系统状态方程系数矩阵的不确定性,基于T-S模糊模型对具不确定时延的导弹网络化控制系统(NCS)进行了离散建模。用Lyapunov理论分析了系统稳定性,由线性矩阵不等式(LMI)方法给出了模糊状态反馈控制器设计方法。仿真结果表明:该方法有效。     

多自由度微振动环境时域波形复现的数值仿真

为满足航天器微振动环境模拟的需要,开展了多自由度微振动时域波形复现控制方法研究。首先,介绍了基于时域波形复现的多自由度微振动环境模拟控制理论方法。其次,针对六自由度微振动激励系统,应用MATLAB软件建立了基于实测传递函数矩阵的多输入多输出微振动激励仿真系统,针对微振动时域波形复现闭环控制过程进行了算法编程,并给出了仿真的闭环控制流程图。最后,通过算例对多自由度微振动时域波形复现进行了数值仿真,以给定的白噪声为输入,模拟对实际存在的系统非线性、测量误差等影响因素的控制效果。仿真结果验证了多自由度微振动时域波形复现控制方法的可行性及有效性,所得结论可以为研究多自由度微振动时域波形复现控制系统提供参考。     

自由飞行空间机器人的运动学建模研究

空间机器人将在未来的空间项目中发挥重要的作用。但在空间环境中，由于缺乏一个固定的基座，机械臂的运动会对机器人本体的位置和姿态产生扰动，其运动学将变得很复杂。为建立自由飞行空间机器人的运动学模型，通常是将系统的动量表达为某个预先选定连杆的速度的函数，进而得到具有广义雅可比矩阵形式的运动学模型。这种方法的缺点是系统的动量无法以通用表达式描述，并且对如何最优选取连杆也缺乏必要的说明和讨论。本文对此进行了研究，得到了自由飞行空间机器人系统动量的通用表达式；通过选取相应的连杆，得到了具有广义雅可比矩阵形式的运动学模型；也分析和讨论了连杆优选问题。     

多项式逼近技术在微波双工器设计中的应用

微波波导双工器在天馈系统和微波通信系统中有着较广泛的应用。文章提出了微波双工器设计的一种思路:采用多项式逼近技术,拟合得到通道滤波器各个耦合节S参数随频率的解析表达式以及波导T结S参数的解析式,通过多端口网络矩阵级联技术,获得双工器的S参数;采用插值,可以任意修改通道滤波器的耦合和谐振尺寸以及T结传输线长度。通过优化或手动调试,得到满足电性能要求的双工器。设计了一个K频段双工器,多项式拟合及插值结果与HFSS仿真曲线吻合较好,说明了该方法是有效的。