发射极月卫星的转移轨道研究

极月轨道是轨道面垂直于月球赤道面的月球卫星轨道,这是新一轮的月球探测活动常用的轨道。本文对发射极月卫星的转移轨道进行了全局性的研究。转移轨道的近地点高度、近月点高度及从近地点到近月点的飞行转移时间都是预先选定的。本文采用全局迭代法找出所有满足条件的转移轨道,并对其特性进行了分析。迭代过程中所需的全局状态转移矩阵是基于矩阵微分方程和飞行器运动的微分方程一起用数值积分法求得的。     

线性系统的两种仿真表达式

线性系统的仿真矩阵解析表达式是由系统的状态转移矩阵解出的。对于时变线性系统,因未曾得到状态转移矩阵表达式,所以很难得到完整的仿真矩阵表达式。本文用作者给出的时变系统状态转移矩阵表达式公式推出了两种的仿真矩阵表达式。1.时域矩阵的仿真表达式,把时域矩阵法在原理上由定常系统推广到了时变系统。2.重积分型仿真表达式,是利用解的累加和表达式而得到一种新的仿真方法。对于小区域或单点仿真使用之尤为方便(文中给出了例题)。并且是一种状态观测的简便方法。     

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。     

远程弹道导弹误差传播特性

本文讨论远程弹道导弹惯性制导系统的误差传播特性。导出了惯导系统转移矩阵的解析解,用回归分析方法建立了干扰模型,在此基础上推得落点偏差解析表达武。 利用解析解对惯导系统进行误差分析无需解微分方程组。为了解算落点偏差,只需用代数方法确定干扰系数和误差传播系数。 最后,对42条弹道的试算结果表明,解析解的最大误差小于10米。     

稀疏拟谱最优控制法求解Goddard火箭问题

提出了一种新的基于直接转化法的求解基于常微分方程(ODE)和微分代数方程(DAE)的最优控制问题的数值方法.该方法通过Legendre-Gauss拟谱法同时离散化状态变量和控制变量,把最优控制问题转化为一个非线性规划问题,并利用改进的多相处理方法避免优化无控段,同时基于稀疏矩阵探索其一阶导数信息.数值结果表明,与传统的直接转换法相比,该方法是一种通用高效的精度较高的ODE/DAE最优控制直接数值求解法.最后,从工程观点出发,应用该方法成功求解了终端自由有路径约束的奇异最优控制问题Goddard火箭问题.     

桥函数在系统分析中的应用

本文首先介绍运用桥函数运算矩阵,分析由高阶微分方程描述的动态系统。然后介绍改进的高次积分的桥函数运算矩阵,利用这些矩阵求解高阶微分方程,将取得更精确的结果。这里介绍的系统分析方法比利用沃尔什函数的方法更方便、简单。     

利用频率整形线性二次调节器法衰减外界干扰

利用频率相关加权矩阵的线性二次调节器法来设计一种反馈控制系统,以将干扰衰减到规定值.而又保证系统的稳定性.并且推导出一些不等式,建立起频率相关加权矩阵同系统反回差矩阵的关系.这些不等式能够给出反回差矩阵,或相当于干扰衰减特性的直接的设计方法.其结果可以用来设计能降低飞行器阵风影响的系统.     

求解动力学问题的分层迭代方法

对于多体树系统,其动力学方程可写成A_q=B的形式,解此微分方程,需要求得方阵A的逆。本文针对主体部件附有活动小部件的特殊多体材系统,给出一种分层迭代求解微分方程的方法,避免病态矩阵求逆问题。此方法省掉了一些中间结果的公式展开,降低了微分方程的刚性影响,运算流程结构化、模块化、便于力学特性和控制的一体化考虑。     

模型的随机平衡降阶

本文提出了系统在白噪声激励下的一种开环降阶方法—随机平衡降阶法。在系统的随机平衡坐标中，输出性能指标可以表示成一组与系统随机可控／可观格莱姆相关的贡献值的和。根据这组贡献值的大小，可以决定在随机平衡坐标下降阶模型所要保留的状态分量，并从输出误差指标的最优角度出发，对输出矩阵作个修正。最后给出了一个数值仿真例子。     

间接Legendre伪谱法的欠驱动航天器姿态运动轨迹跟踪

针对仅带有两组喷气推力器的非轴对称欠驱动刚性航天器,提出一种基于间接Legendre伪谱法的姿态运动轨迹跟踪控制算法。首先采用Legendre伪谱法(LPM)离线规划出系统的最短时间姿态机动参考轨迹。接着将实际运行轨迹与参考轨迹之间的偏差作为变量,根据Pontryagin极小值原理必要条件把系统姿态运动跟踪问题转化为一个两点边值问题(TPBVP)。最后采用 Legendre-Gauss-Lobatto(LGL)点将此两点边值问题离散转化为一个线性方程组来求解,避免了对传统Riccati微分方程的积分运算。数值仿真校验了本文基于间接Legendre伪谱法的姿态运动轨迹跟踪控制算法的有效性。     

基于三阶解析解的小行星平衡点附近halo轨道确定方法研究

尽管周期解的存在性已经被证明,但要在给定的动力学系统中寻找到满足一定精度要求的周期解依然是一件极富挑战性的工作.提出如下方法确定小行星平衡点附近精确的周期轨道(halo轨道).首先扩展运动方程:将小行星平衡点附近轨道运动方程的右端项在平衡点处展成三阶幂级数.从而将非线性运动学方程扩展为拟线性微分方程.然后求近似解析解:应用Lindstedt-Poincaré方法求解扩展后的运动方程组,将周期解和其运动频率展开成三阶幂级数,并将二者代人扩展后的拟线性微分方程中.这样就可以得到三个不同阶的线性运动方程,逐次求解三个微分方程并消除解中的永年项即可得到hal.轨道的三阶解析解.最后微分校正:将周期轨道在三阶解析解附近线性化,得到状态转移矩阵,并使用状态转移矩阵和轨道终端状态的偏差修正轨道初值,从而得到满足精度要求的精确引力场中的halo轨道.     

求解对流扩散积分微分方程的高效并行计算

近年,李寿佛创立了非线性刚性Volterra泛函微分方程数值方法的B理论。该理论为数值求解非线性刚性常微分方程、非线性刚性积分微分方程以及在实际问题中遇到的其他各种类型的刚性泛函微分方程提供了统一的稳定性和收敛性分析的基础。文章将该理论用于一类对流扩散积分微分方程的数值处理,获得了十分理想的结果。由于这类问题常出现于生态学、电力系统、人口增长模型等领域,因而对其数值方法理论进行研究具有重要意义和实用价值。     

导弹攻击系统综合评估的改进灰色关联投影法

提出了一种用于综合评估导弹攻击系统的改进灰色关联投影法。用[-1,1]线性变换算子和分辨系数建立了灰色关联度判断矩阵,通过熵权系数法和模糊互补判断矩阵排序算法组合赋权确定权重,给出了改进的灰色关联投影模型。算例表明,该模型合理,方法正确,应用方便。     

基于离散时间传递矩阵法的伞-弹系统动力学模型

采用离散时间传递矩阵法建立了伞-弹系统减速稳定段的动力学模型,回避了多体动力学传统的研究方法在伞-弹系统建模过程中存在的问题。详细给出了应用离散时间传递矩阵法建立铅垂平面内伞-弹系统模型的建模过程,推导了伞-弹系统的传递矩阵和传递方程。通过算例将建立的伞-弹系统模型和采用牛顿-欧拉法建立的伞-弹系统模型进行了对比分析,两种模型计算结果吻合度好,验证了本文模型的正确性以及离散时间传递矩阵法应用在减速伞-子导弹系统中的可行性。     

基于高斯伪光谱的星际小推力转移轨道快速优化

针对星际小推力转移轨道优化问题,给出了一种基于高斯伪光谱配点的快速优化 算法。首先,基于归一化的改进春分点根数建立了星际小推力转移轨道的优化模型;然后, 采用高斯伪光谱配点策略对优化模型进行离散化处理,推力方向限制和天体星历分别作为路 径约束和事件约束,将轨道优化问题转化为一个大规模多约束参数优化问题;在此基础上, 基于高斯伪光谱的配点特性,推导出性能指标和约束方程的解析雅可比矩阵,保证了雅可比 矩阵计算的准确性和效率;最后,以利用太阳能电推进探测火星和水星为例,对所给算法进 行了数值验证。数值结果表明：高斯伪光谱方法可有效用于星际小推力轨道的优化问题,并 且与数值差分相比,解析的雅可比矩阵算法可提高计算效率67.78％。
     

模型组转换算法在机动目标跟踪中的应用

为改进变结构多模(VSMM)估计中模型组转换(MGS)算法对运动规律较复杂目标的跟踪,提出了用于模型组激活的核心模型转移法。该法为每个模型组确定一核心模型,并利用当前时刻滤波结果中的模型概率和似然等先验与后验信息,判断模型组的激活。仿真结果表明,核心模型转移法的滤波结果平稳,为MGS算法提供了一种简单易行且全面利用系统信息的模型组激活方法。     

新的统计线性化法

本文给求解非线性随机微分方程组提出一种新方法,对五例所作的验证表明,其相对误差≤10％,比现有的四种线性化法与一种近似法的精度提高一倍以上。该法同协方差分析法组成新的线性化协方差分析法,能用于有多维随机输入与多种非线性的时变系统;并使协方差分析描述函数法-CADET的精度在所述情况下提高一倍以上,且能消除其可能的极大误差。 分析了用马氏过程论与高阶矩传播-HMP法所得的两种精确解,以及用模拟法与蒙特卡罗法所得的两种试验值,从五例所得结论(40)式与传统见解(39)式不同。依此提出将精确解与试验值折算为线性解,并得五例折合系数(表3),结果表明新法效果更好(表4)。 新法精度已由五例表明比五种老法高,可用于物理、工程与经济等的系统分析。     

动力学缩聚模型修正的矩阵逼近法

为避免结构动力学分析中修正有限元模型时的大型稠密矩阵运算,研究了一种用基于矩阵逼近的有限元缩聚模型修正法。根据有限元模型的缩聚和修正,给出了试验模态的扩阶、物理模态到广义模态的映射和矩阵逼近,并讨论了结构存在重频时模态的相关性。算例表明,该法可行。     

机电驱动机构的线性特性

为研究雷达导引头机电伺服系统中的机电驱动机构特性,引入扭转刚度,建立了永磁式直流伺服电机驱动机构的传递函数模型,给出了电机与负载刚性和弹性连接两种条件下的传递函数.用频域拟合获得实际系统的传递函数.结果表明:测试结果与理论分析一致.该法对机电伺服系统设计和分析有一定的参考意义.     

刚弹性复杂系统在重力场中的定点转动

本文研究了轴对称刚－弹系统在重力场中的定点运动。首先利用模态分析方法将偏微分方程转化为常微分方程组，然后引进小参数将藕合的长周期运动和短周期运动分离。得到了这个非线性刚弹藉合系统的一次近似解，并利用它研究了刚－弹系统运动特性。