大气层内飞行器风速在线辨识方法

针对依靠空气动力机动飞行的飞行器飞行轨迹受平稳风场影响大的特性,提出了一种以过载控制辅助实现风速辨识的方法.对地面风场特性进行了分析,建立了简化的风场模型,利用铅垂方向风场分量近似为0的特性推导了风场辨识算法,然后阐述了风速辨识流程,给出过载控制实现方案、风场估算公式,最后通过数学仿真验证了该方案在线辨识风速的有效性,为实现制导控制系统实时弹道风修正提供了技术支撑.     

自由飞行段分析方法

本文介绍导弹飞行试验时,用雷达或光测设备在自由飞行段进行跟踪,应用最小二乘法原理,对离散测量数据进行处理,以确定飞行器轨道参数的最佳线性化估值方法。这种方法对评定导弹的精度是行之有效的。并适用于其它飞行器的测轨问题。     

适应于RBCC运载器的轨迹优化建模研究

根据RBCC动力系统工作原理,分析了RBCC运载器上升段轨迹特点和设计矛盾。针对此类飞行器工作模态多、冲压模态约束条件复杂、传统优化模型无法求解其全局最优解的问题,以Radau伪谱法为基础,建立了基于混合积分变量的全程最优轨迹求解模型,并引入连接条件模型。该模型可以有效处理RBCC运载器多段飞行轨迹约束条件,克服了传统建模方法的不足。采用50km、Ma8运载任务算例校验优化模型,优化结果显示,所研究模型符合RBCC运载器工作特点和任务需要,可快速求解此类运载器上升段最优轨迹。     

基于PolyMAX法的飞行器工作模态分析技术与应用

飞行器在大气中飞行时经历严酷的力热环境,结构动力学问题显著,而模态特性是分析这些问题的重要输入。传统地面模态试验很难准确模拟飞行环境,而工作模态分析技术能够得到飞行器实际飞行中的模态参数。文章首先简要介绍了工作模态分析技术的背景和发展现状,说明了PolyMAX法的基本原理,然后对飞行器飞行试验测量数据进行了处理和分析,采用PolyMAX法成功识别出该飞行器的模态参数,并进行了模态验证。     

基于扩展卡尔曼滤波的三维风速在线估计方法

风是影响巡飞弹药这类小型飞行器的重要环境因素,对飞行带来了较大的不确定性。为此,本文建立对飞行影响较大的常值风的估计模型,利用巡飞弹药中动压传感器及GPS/MIMU的输出数据作为观测量,通过扩展卡尔曼滤波实现对三维风速的在线估计,并分析了系统的可观测性。数值仿真试验表明:水平风速估计误差优于0.1m/s,垂直方向的风速估计误差优于0.4m/s,为巡飞弹参数辨识与控制系统设计提供精确的实时风速参考。     

变化风场下近空间飞行器机体/发动机一体化飞行力学建模与分析

近空间飞行器飞行包络大、环境变化复杂、参数变化激烈,对其开展飞行控制技术研究工作的首要问题是对此复杂系统基本物理规律准确把握和描述,并依此建立其机理运动模型。针对机体/发动机一体化设计的近空间飞行器,系统地进行了飞行力学分析,并推导了变化风场下近空间飞行器在高超声速条件下的完整的6-自由度12-状态的动力学方程和运动学方程,体现出变化风场的影响和推力矢量的作用。随后,对其在不同条件下的开环控制特性进行了仿真研究,直观表现了系统的快时变、强耦合、强非线性和不确定性等特点。所得结果可用于未来高超声速飞行器轨迹管理、飞行控制等问题的概念设计和仿真研究。     

航天飞机的姿态控制系统

本文讨论小型航天飞机姿态控制系统中可以采用的一些技术的设想和各飞行段姿态控制系统的方案。系统工作的高可靠度、运载器横向弹性模态与控制系统的耦合、姿态运动之间的交连等等问题,需要妥善解决,文中提出了对策。还讨论了航天飞机飞行控制系统可以应用的飞行器主动控制技术(即CCV随控布局技术)及卸载技术,使控制系统发挥充分作用和潜力,以改善航天飞机的技术经济指标。     

基于龙格库塔法的预测闭路制导方法研究

交会飞行器是要求以一定速度与运动目标交会的飞行器.其运载器的制导任务就是将交会飞行器运送到空间某一特定区域并使之达到期望速度矢量.但是由于干扰力的存在,以及实际物理系统对目标导引量的时延性以及各种误差的影响将造成很大的脱靶量.为此,本文给出了预测闭路制导方法.根据运载器的实时飞行状态和目标的运行参数,通过龙格库塔法对命中点进行预测,在此基础上完成需要速度的确定.经数学仿真验证本文的方法具有很高的制导精度.保证了交会飞行器和所要攻击的目标在同一时刻到达同一位置.     

飞行器气动参数智能在线辨识技术研究

气动参数辨识对于大气层内飞行器来说至关重要,通过在线气动参数辨识可规划更准确的飞行轨迹,并对控制参数进行自适应调整。传统辨识方法的模型较为复杂,运算量大,无法满足飞行器在线辨识的要求。而基于神经网络的智能参数辨识方法,不仅可以离线对网络模型进行训练,并利用历史飞行数据进行模型修正,也可在线时直接利用训练好的网络对参数进行快速调整,在保证参数估计精度的同时,保障参数估计的快速性。提出了一种基于支撑向量机(SVM)的样本扩充和神经网络参数在线快速修正方法。通过仿真和统计,证明了基于SVM的神经网络方法对飞行器气动参数进行在线快速智能辨识的可行性。     

高精度多通道飞行器结构载荷测量系统设计方法

飞行器是在大气层内或大气层外空间飞行的器械，包括航空器、航天器、火箭和导弹。飞行器在机动过程中，飞行器结构的截面载荷是结构设计的重要依据，截面载荷测量结果的准确度直接关系到结构设计的可靠性。针对导弹在飞行过程中结构内部应力难以测量的问题，提出了利用载荷测试仪实测应变载荷与LS-DYNA软件结合仿真分析的方法，该方法通过对单个桁条组件的应力性能进行有限元仿真验证，确认每个桁条组件的测点布局，设计载荷测试仪进行高精度载荷测量，测试仪由8通道应变测量模块与6通道温度测量模块组成，系统由单片机与FPGA共同控制，通过应变信号调理电路与温度信号调理电路提升信号的线性度，采用Flash实现大量数据的存储，通过RS422转USB将数据上传至上位机。通过上述工作验证了载荷测试仪高精度采集方案，结果表明载荷测试仪采集到的应变数据与温度数据呈高线性度，对导弹的弹体结构设计有一定的参考价值。     

回收过程中高空风场的特点及描述

风场对航天器的发射、飞行及落点的影响不可忽略。文章针对回收过程的中高空风场主要因素的基本概念及特点进行了简单综述 ,并阐述了如何用综合风剖面法对回收过程中高空风场进行描述 ,同时给出了中国北方某地区风的测量数据的一些主要统计特性     

小型固体运载火箭运载能力分析

针对控制系统,采用姿控发动机和格栅舵的小型多级固体运载火箭开展了运载能力分析研究.给出了运载火箭飞行方案,提出了一种飞行程序角的工程设计方法.给出了姿控发动机工作模型,建立了六自由度弹道计算和优化模型,采用混合进化算法进行弹道优化,并给出了仿真算例.仿真计算及分析表明,小型多级固体运载火箭满足发射小卫星的运载能力要求,姿控发动机推进剂分配方案合理,为总体方案论证和初步设计提供了理论依据.     

机动再入飞行器自适应飞行控制系统设计

研究机动再入飞行器的制导控制问题。为了解决机动再入飞行器气动系数变化范围大、气动耦合严重和气动参数非线性过零常值大等恶劣条件下的控制，并且能充分利用飞行器可测量信息提高系统自适应能力，本文提出了状态方程参数辨识－－极点配置－－前馈补偿自适应控制的飞行控制系统的设计方法。通过对新型号再入飞行器的制导系统仿真，可以看出该控制系统使其有很好的飞行性能。     

某型飞行器气动参数辨识与弹道仿真

以某型飞行器为例,运用气动参数建模分析的手段,建立典型空气动力学模型。将传统的模型辨识方法与现代计算机技术相结合,对气动力辨识输入参数进行了分析,采用迭代算法得出辨识参数,并对观测量和物理几何参数误差影响辨识精度进行了分析,选用某型飞行器现有试验测量数据作为输入量,进行气动参数辨识,将辨识得到的气动参数进行了仿真验证。利用辨识得到的气动参数仿真计算的弹道与试验结果吻合度较高,说明气动参数辨识可行。     

机动再入飞行器主动段再入点约束闭路制导研究

基于机动再入飞行器再入制导段控制条件荷刻和难度大，必须为飞行器创造最佳的再入条件。本文对具有再入点约束的主支段闭路制导律进行了研究。根据飞行器椭圆弹道的性质、飞行器再入条件、球面几何和不动点原理给出了理想弹道的计算算法。为使飞行器能在主动段很快地进入到理想弹道上，系统采用了非线性的推力向量控制及预测制导方法。通过对新型号再入飞行器的制导系统的设计与仿真，表明该制导系统使飞行器全程飞行有很好的飞行性能。     

吸气式高超声速飞行器爬升段关键任务点的鲁棒优化

针对吸气式高超声速飞行器爬升段飞行任务,考虑飞行器气动/推进特性及参数不确定性问题,采用鲁棒优化思路,结合巡航性能指标,优选了飞行器爬升段的关键任务点。首先,由能量状态法结合发动机工作约束,确定了飞行器的爬升起始任务点;其次,依据飞行器巡航性能分析方法,提出了兼顾气动/推进效率的性能指标,优化得到了高超声速飞行器爬升末端任务点;最后考虑飞行器质心位置的不确定性,采用鲁棒优化方法确定了爬升段末端的飞行任务窗口。仿真结果表明,设计的优选流程快速可行,飞行任务窗口能同时满足飞行器的巡航飞行性能要求及不确定性最坏情况的约束,具有较强的鲁棒性。     

回收过程中高空风场的特点及描述

风场对航天器的发射、飞行及落点的影响不可忽略。文章针对回收过程的中高空风场主要因素的基本概念及特点进行了简单综述，并阐述了如何用综合风剖面法对回收过程中高空风场进行描述，同时给出了中国北方某地区风的测量数据的一些主要统计特性。     

导弹滚动气动系数校验

在导弹研制过程中，飞行控制系统设计是基于计算得到的导弹气动参数作出的，为了提高其计算准确性，提出了一种利用飞行试验数据校验导弹滚动气动系数的方法，为此，首先建立了辨识所需的导弹滚动运动数学模型，然后提出了利用飞行试验数据对导弹滚动气动系数进行辨识计算的方法，由外干扰元法测量，而且是导弹滚动运动的重要驱动因素，因而也被作为一个未知参数的加以辨识，最后给了利用辨识结果校验滚动气动系数的方法。     

返回舱弹道重建与黑障区弹道再现研究

对于飞船返回舱，黑障区弹道再现是再人飞行试验气动分析工作的重要环节。利用舱上测量数据和有限的雷达测量数据重构飞行弹道，是黑障区弹道再现的有效方法。本文建立了返回舱弹道重建的数学模型，包括运动学模型、观测模型、测量误差模型，从而将返回舱弹道重建问题转化为一个非线性动态系统的参数辨识问题。给出了基于极大似然判据和Newton-Raphson迭代的弹道重建算法。对某飞船返回舱的飞行试验数据进行了计算和分析，结果证实了弹道重建数学模型的正确性和算法的可行性。通过弹道重建，不仅再现了黑障区的弹道，而且提供了可靠的、完整的弹道数据。     

日本新型的J—I火箭

１９９６年２月日本成功地发射了携带超音速试验飞行器的新型Ｊ－Ｉ火箭。Ｊ－Ｉ火箭的概况、运载能力和飞行时序、制导控制系统、遥测和通讯系统以及试验在本文中作了介绍。