载人航天器座舱环境控制系统建模与性能分析

文章以航天器座舱大气环境控制系统为研究对象引出了该系统主要部件的数学控制方程,基于建模语言Modelica建立了重用性高、易于扩展和使用高效的环境控制系统模型库,并阐述了基本的建模方法。利用模型库构建了典型的航天器座舱大气环境控制系统,对温湿度控制、供气调压和二氧化碳净化的性能及其控制方法进行仿真分析,提出了主动温湿度综合控制方法。仿真分析结果表明:供气调压、大气净化和温湿度控制之间存在紧密耦合、互相影响的关系;主动温度控制方法虽然适合温湿度控制,但主动温湿度综合控制方法的性能优于前者;航天员活动状态对各分系统有显著影响,设计和运行管理过程中要重点考虑其动态变化。文中所建模型库和分析结论为载人航天器座舱大气环境控制系统设计改进和运行管理提供了有效的工具及方法 。     

横向联邦学习环境基于身份认证及密钥协商协议

近年来，联邦学习受到多个领域的广泛关注，而认证及会话密钥协商是保证通信实体之间安全传输、可靠通信的关键技术和基本的安全保障。根据横向联邦学习参与方数据特征，提出一种基于身份的无证书轻量级认证及密钥协商协议；参与方在密钥生成中心（KGC）完成注册后，利用公共参数计算各自的临时密钥和长期密钥完成认证、计算会话密钥；最后，采用扩展的CK(eCK)模型对所提协议进行安全性证明。性能分析表明：所提协议在计算性能和通信开销方面可以有效地控制成本，适用于单服务器下横向联邦学习的训练环境。     

高超声速巡航飞行器在线自适应反馈控制设计

由于飞行器模型的强非线性,各种建模不确定性以及飞行环境的复杂性,高超声速飞行器控制成为一个研究难点.针对某类具有参数不确定性的非线性系统,提出了一种反馈线性化与自适应估计相结合的方法,对非线性系统的输入输出动态应用反馈线性化处理以得到拟线性模型,并设计反馈控制律;对不确定参数采用自适应在线估计,利用Lyapunov方法分析稳定性;针对选择不同输出的情况,对如何消除内动态进行了讨论.为了验证该方法的可行性,将其应用于某高超声速飞行器巡航段纵向非线性模型,对速度和高度通道进行跟踪控制仿真,由于飞行器和大气环境存在建模不确定性,利用自适应控制对不确定参数进行在线估计.仿真结果显示该方法能够快速收敛,并且具有良好的在线自适应能力.     

超低轨卫星的空间环境特性及其力学与热学关键问题研究进展

超低轨道飞行器在遥感、科学研究等领域具有广泛的应用需求，已成为研究热点之一。由于超低轨的特殊空间环境限制，超低轨道飞行器需要面临和解决很多技术难点，主要集中在大气环境预测、气动力、气动热等方面。本文针对典型超低轨飞行器任务，研究了主要的大气模型及反演方法，并对模型数据进行了比对。结合多种气动被动稳定的案例，阐述了气动力计算的方法及气动结构设计的重要影响。介绍了气动设计及在气动干扰下的稳定控制方法，阐述了超低轨卫星的气动热环境、仿真算法以及多种防热复合材料及其应用场景。详细分析了针对超低轨卫星的防热散热可变切换技术，并简要评述了各个方案的优缺点。研究结果有助于推动超低轨道卫星关键技术攻关和试验验证，将超低轨飞行器从试验任务尽快转向空间应用任务。     

局部振动对火星环境下薄翼型气动性能的影响

火星的稀薄大气环境迫使无人机在亚临界雷诺数范围工作，低雷诺数层流分离问题给无人机气动性能带来极其不利的影响。同时，火星大气的声速较低，使无人机运行的马赫数更高，压缩效应增强并可能产生激波。为研究火星环境下翼型局部振动的流动控制作用，采用基于动网格的数值方法对非定常流场进行模拟。选取NACA5605低雷诺数薄翼型，雷诺数为1.5×10⁴，马赫数为0.43和0.63。时均流场和时均气动力系数结果显示：翼型局部振动能够明显减少时均分离区的大小，起到增升减阻的作用。非定常流场表明流动控制机理在于振动产生的涡流运动抑制了翼型尾缘附近的层流分离。研究了不同振幅、频率和振动位置下的流动控制效果。最佳参数下，马赫数为0.43时升阻比最多提高24.7%，马赫数为0.63时升阻比最多提高52%。     

考虑控制约束和不确定性的火星最优进入制导

摘要： 针对火星进入段控制受约束、大气环境以及探测器自身参数不确定性等问题,提出控制受约束的火星最优鲁棒进入制导方法.将针对参数不确定系统的最优性能指标转换为针对标称系统的修正性能指标;同时考虑控制约束,在性能指标中引入饱和函数,将制导问题转化为求解修正Hamilton Jacobi Bellman (HJB)方程问题;由于HJB方程是偏微分方程,求解有难度,利用神经网络的逼近能力近似求解.本文制导方法保证了不确定系统有最优的性能指标上界和较强的鲁棒性.最后将其应用到火星进入制导中,仿真结果表明系统存在不确定的情况下,仍可以很好地满足火星进入段终端条件,控制量也在约束的范围内,从而验证所提方法的有效性.     

星载TDICCD随机振动与数据处理研究

对星载TDICCD进行了随机振动试验，提出了TDICCD机体在进行宽带随机振动工程试验中必定面临的几个技术问题及处理方法，分析了振动环境与结构振动特性的关系及其对TDICCD结构的影响和危害，研究了试验的实用技术和控制方式的选择要点．根据对星载TDICCD振动信号的现场采集结果，分析了振动信号的时域划分、信号采集基本参数的选择原则，并用信号分析仪进行了数据处理，获得了该机体振动的参数，这些动态特性参数为星载TDICCD的防振、隔振提供了可靠的参考，为对机体进行有限元模态计算提供了修正和科学依据．     

韧性语音识别技术

在实际环境中,背景噪声是广泛存在的,而且严重损害诸如语音理解与识别技术应用的效果。本文主要讨论噪声分布是近正态分布的情况。噪声的概率密度函数(p、d、f)为如下形式:f(x)=(1-ε)g(x)+εg(x)其中,g(x)是正态概率密度函数,h(x)是任意对称的概率密度函数,ε是一个常数,0<ε<1。借助于Robust的基本思想,我们对线性预测的残差进行了韧性处理,得到Robust M估计。减少了噪声中语言参数的估计偏差,而且导出了Robust M估计的格点算法并给出了实验数据和结果。     

卫星遥感图像数据压缩质量评价研究

针对高保真高速数据压缩算法的卫星应用,采用客观参数评价和主观评价相结合的方法,对卫星遥感图像数据压缩质量评价进行了较系统的研究。通过四次试验实践表明,主观评价具有相当的客观性,是目前遥感图像数据压缩质量评价中最基本、最有效的方法,科学合理地设计主观评价至关重要;客观参数评价是有益的参考方法,在改善某一压缩方法时,峰值信噪比(PSNR)是个较好的衡量标准;主观评价和客观评价有较好的一致性,主要体现在PSNR、相似度(XSD)和全图局域最大误差(LME)等客观评价参数上。     

MEWMA控制图ARL计算及参数优化

平均运行链长(ARL)是控制图性能评价的一个重要指标,深入研究ARL是控制图参数优化、性能评价和实际应用的重要工作.在采样数据标准化处理的基础上,应用马尔可夫链进一步研究了多元指数移动平均(MEWMA)控制图中ARL计算的数学模型,采用Matlab实现了算法,就算法的收敛性及计算结果进行分析.以ARL为优化指标,给出了MEWMA控制图参数优化的具体步骤、计算实例和参数优化结果.      

重力梯度测量卫星无拖曳控制技术

无拖曳控制是当前和未来若干空间任务中的一项关键技术．以重力梯度测量卫星为对象,对无拖曳控制回路进行深入剖析,包括对静电引力梯度仪、离子推力器和空间环境的模型与建模方法及无拖曳控制律设计方法的综述．借鉴GOCE卫星(gravity field and steady state ocean circulation explorer)的成功经验并结合国内离子推力器和静电悬浮加速度计的研制现状,对未来发展我国重力梯度测量卫星无拖曳控制进行难点分析与展望．     

高抗扰高精度无人机着舰纵向飞行控制

针对无人机着舰过程中舰尾流扰动和甲板运动扰动对着舰点散布的影响,对复杂着舰环境下的无人机着舰纵向控制策略、控制结构和控制律参数设计方法进行研究。针对常规控制结构抗扰能力不足的问题,提出了无人机着舰纵向多操纵面平衡态直接力控制(DFC)策略及控制结构。提出了面向着舰点散布的控制律参数优化设计方法,该方法在保证系统满足稳定裕度指标的基础上,综合考虑了舰尾流扰动和甲板运动扰动对着舰点散布的影响,使2种扰动造成的着舰点散布最小。构建控制律参数优化设计问题,通过粒子群优化(PSO)算法进行优化设计,得到高抗扰性能的控制律参数。在控制律参数优化中考虑舰尾流和甲板运动的功率谱密度分布,使设计更具有针对性,减小了控制律设计的保守性,进一步提高控制的抗扰性能。算例设计及仿真验证了多操纵面平衡态DFC控制结构在抵抗舰尾流扰动和甲板运动扰动方面的优异性能,并证明了所提控制律参数设计方法的有效性。     

用Hamilton方法研究地球自转的长期减慢

本文用Hamilton方法研究了弹性地球在日月引潮力势作用下产生形变后对地球自转速率的影响，考虑了潮汐形变的相位延迟，选择地球模型PREM参数进行了计算，理论上求得地球自转长期减慢值为-5．711×10(-22)rad／s2，与观测结果符合很好．结果表明，对地球自转长期减慢起主要影响是扇谐潮，由月亮引潮力势产生的影响远比太阳重要．     

基于预报偏差的LEO航天器轨道异常检测

针对由轨道控制、大气环境、碰撞等因素造成的低轨(LEO)航天器轨道突变问题,提出了一种基于预报偏差的轨道异常检测方法。选择LEO轨道的半长轴和倾角作为特征轨道参数,利用SGP4模型长期项对目标的两行轨道要素(TLE)进行预报得到特征轨道参数的预报值,通过对特征轨道参数的编目数据和预报数据进行平滑后求差得到预报偏差序列,基于马氏距离对预报偏差数据的两个分量进行联合异常检测。对Terra卫星2010年的机动事件分析结果同NASA发布的其机动历史相吻合,表明该方法可以有效地检测航天器轨道异常的次数、时间和类型,可应用于空间目标的监视与空间态势的感知。     

日本利用卫星对地观测网进行环境保护

日本政府准备于1989年7月在巴黎郊外召开的先进国首脑会议(Summit)上倡议,用人造卫星建立起保护地球环境的国际共同观测网。日本拟使用1995年前后发射的对地观测卫星“ADEOS”等构成观测体系,收集到均数据为世界研究者所共有。以此表明在地球环境问题上,日本率先致力于有关这一方面的科学调查、分析,并呼吁世界各国对这一问题引起足够的重视。地球环境问题,现主要集中表现在二氧化碳气体使气温升高和氟隆气(氯氟甲烷和溴氟甲烷总称)破坏臭氧层等。     

红外气体分析中环境影响的补偿方法研究

环境温度、总压影响是红外气体分析中难以有效解决的主要问题之一，本文以二氧化碳气体为测量对象，采用实验手段，单片机和数据自理技术建立了环境温度、总压对红上气体分析影响的补偿数学模型和求解方法，并进行了实验验证，研究的内容为红外气体分析中影响影响的外补偿开始辟了一条新的途径，具有广阔的应用前景。     

天鹰探空火箭助力

天鹰-4B探空火箭探测系统可以探测最高70千米空间内的温度、气压、风向、风速、大气密度等大气环境参数，为开展空间探测活动和科学实验提供重要的服务保障。     

微等离子体转化二氧化碳发射光谱诊断

火星大气层的主要成分为二氧化碳,如果能够利用低温等离子体方法高效分解二氧化碳,使其转化为氧气和一氧化碳加以利用,可以大幅降低航天员生命保障相关载荷长途运输的成本,进一步提高生命保障能力。低温等离子体放电过程中会产生大量活性组分,可以在数百度温度下实现二氧化碳的高效解离,是具有很大潜力的二氧化碳解离与转化方式。设计了一种尺度在亚毫米级、功率输入为数瓦的直流微槽等离子体反应器,可以在较低气体温度下实现二氧化碳分解。测量了反应器电流、功率等放电参数,采用发射光谱确定了体系中激发态组分,分析了激发态粒子谱线强度随输入电压、稀释气体比例等反应器工作参数变化,利用氮气分子振转谱带测量了等离子体放电区振动温度和气体温度。研究表明,添加氩、氦、氮气均可以增强二氧化碳的分解,添加氦气可以促进二氧化碳的电离过程。稀释气体激发态因具有高能量,可以通过潘宁解离通道增强二氧化碳分解。氦组分激发态的能量高于二氧化碳电离能,可以促进二氧化碳的电离反应。微等离子体内存在强烈的振动 平动非平衡现象：振动温度约为4400~4800K,而气体温度仅为450 ~600K,表明可以通过合理的放电和结构设计,定向将能量注入到振动态,从而进一步促进二氧化碳的振动解离。     

基于重复控制技术的航空静止变流器

针对航空静止变流器输出电压波形畸变的问题,提出了采用重复控制技术解决方案.重复控制的基本思想是控制理论中的内模原理,逐周期地消除控制误差.分析了重复控制补偿器的数学表达式;证明了重复控制系统的稳定性和收敛性;给出了控制器各环节参数的频域设计方法;并根据一台采用单极性倍频正弦脉宽调制(SPWM)的6kVA/50Hz/200V航空静止变流器的实际参数进行仿真验证.仿真结果表明了控制模型和参数设计方法的正确性,同时也验证了重复控制对解决逆变电源受基波整数倍周期性信号干扰或带非线性负载所造成的输出电压波形畸变是行之有效的.      

模拟成形性的计算机预测

运用人工神经网络,对板料基本成形性(单向拉伸、平面应变等基本试验的参数)与模拟成形性(拉深、杯突、扩孔、福井等模拟试验指标)二者的相关性进行了研究.在大量试验数据和反向传播算法的基础上,建立了描述相关性的B-P网络模型.通过该模型,对已知基本成形性参数的板料的模拟成形性指标进行了计算机预测,预测结果与试验结果比较接近.本文的研究方法和结果表明,人工神经网络是研究板料的模拟成形性的一条有效途径.