月面无人自主采样返回任务动力下降点确定及验证

动力下降点确定是实施月面软着陆的重要环节,是多系统间复杂迭代的过程,涉及轨道设计、制导律设计、着陆目标的采样区确定、着陆及起飞安全分析。其设计结果直接影响了最终着陆点的位置和着陆过程的着陆安全,也间接影响采样安全和采样工程目标的实现结果。针对嫦娥五号在实施月面软着陆前确定动力下降点的任务需求,提出了通过多次轨道控制与最优标称制导轨迹搜索联合控制策略的动力下降点确定方法。首先,根据月面无人自主采样返回任务设计总结了动力下降点确定原理和约束条件;然后,详细论述了月面无人自主采样返回任务软着陆过程动力下降点确定方法;最后,通过嫦娥五号在着陆前主要的几次轨控实施结果分析了其对动力下降点的影响,同时综合了着陆区地形分析及着陆、起飞安全性分析,对动力下降点进行确定并根据最终在轨飞行结果进行验证。验证结果表明,基于“逐次逼近寻优方法”的月面软着陆环节动力下降点的确定方法有效,可以为后续地外天体软着陆等任务提供参考和借鉴。     

基于DDS驱动PLL结构的X波段雷达信号频率综合器

给出了一种基于DDS驱动PLL的频率综合器结构。该结构采用AD9854DDS芯片产生低频的参考信号,然后驱动锁相环和VCO产生X波段射频信号。实验和测量结果表明,该频率综合器具有较宽的工作带宽和较低的相位噪声,可以用来产生连续波、线性调频信号和频率捷变信号用于X波段雷达信号的仿真。     

涡轮增压固冲发动机(TSPR)爬升方案与性能研究

为了证明涡轮增压固冲发动机(TSPR)具有自主加速飞行的能力,进而得到合适的弹道飞行方案,开展了TSPR爬升飞行方案研究。首先通过借鉴已有弹体参数,分析了以高空巡航状态为设计点和以最大功率状态为设计点时,飞行器在弹道飞行范围内的非设计点性能。随后对比了发动机推力和飞行器阻力大小,得出:当TSPR以高空巡航点为设计点时,TSPR在爬升段(非设计点)所提供的推力小于飞行器阻力,难以实现自主爬升;当TSPR以最大功率状态为设计点,且采用等相对换算转速的调节规律时,TSPR具有优良的爬升加速性能,能够从(3km,Ma0.9)加速爬升至(10km,Ma2.2)状态巡航,其射程是固体火箭发动机的三倍,这证明TSPR在具有自主加速飞行能力的同时还具有良好的比冲性能。     

双层梯度蜂窝吸波结构优化设计

设计了一种带蒙皮和金属底板的双层梯度蜂窝吸波结构,并利用Hashin-Shtrikman（HS）模型获得其等效电磁参数。在此基础上,以反射率低于-10dB带宽最大为优化目标,利用保收敛粒子群优化算法（Guarantee Convergence Particle Swarm Optimization,GCPSO）对四种不同排序方案的双层梯度蜂窝吸波结构进行优化设计。结果表明,入射电磁波的角度和极化方式以及吸波材料的选择、排序和厚度对双层梯度蜂窝结构的吸波性能有很大的影响;不同入射角度下TM极化时的吸波特性明显优于TE极化,在入射角为60^°时最为明显;对比四种方案优化结果显示,case 1方案由于选用损耗角较小的吸波材料充当透波层,分布于蒙皮下面,而选用损耗角较大的吸波材料作吸收层,并置于吸波结构底层,因而具有最大的优化目标函数,吸波效果最佳,且蜂窝高度仅为具有相同吸波效果的case 3方案的49.44%。因此,选择case 1方案作为本文最终优化结果。     

基于扩张状态观测器的再入弹头控制系统设计

为了提高非自旋再入弹头的变质心控制系统的鲁棒性,采用滑模控制方法设计了变质心控制系统中的控制器。为了使控制系统设计简单,将弹头俯仰通道和偏航通道之间的耦合作用以及外界干扰综合为汇总不确定量,并采用扩张状态观测器进行估计和补偿。扩张状态观测器引入到滑模控制器中,从而发展了一种基于扩张状态观测器的滑模控制器。对弹头的变质心控制系统进行了仿真分析,仿真结果表明,所设计的控制器能够有效地补偿汇总不确定量的影响,使控制系统输出快速而准确地跟踪上指令信号。     

双轴旋转调制光纤惯导系统运动隔离控制实现

框架旋转控制的稳定性、快速性、准确性是捷联式双轴旋转调制惯导系统发挥精度潜力的重要保障条件.针对这一需求,搭建了双轴旋转控制系统,选用了直流力矩电机结合旋转变压器的硬件结构,设计了基于DSP的高速控制线路板作为控制器,完成了信号流程的构建,并设计相应PI控制算法,实现了光纤陀螺惯导系统隔离载体运动的旋转控制功能.实验结果表明,IMU姿态隔离效率达99％以上,框架旋转控制性能良好,能够满足系统隔离载体运动的需求.     

雷达海杂波时频谱特性分析

针对海杂波背景下目标检测问题的实际需求,整理分析了STFT、WVD、PWVD和SPWVD 4种常见时频分析方法及其优缺点,并基于实测数据对海杂波的时频处理结果进行了对比分析。分别对纯海杂波单元和目标单元实测数据进行处理,将利用4种时频分析方法得到的结果进行对比、分析和总结。对4种方法在时频分辨率、目标能量积累程度、对海杂波抑制能力和平滑程度上各自特点进行分析,并总结得到相应的结论。     

执行器饱和的多智能体一致性控制

针对执行器饱和约束下的一类离散多智能体系统,设计了一种基于线性矩阵不等式的一致性控制律,并对线性矩阵不等式解的存在性进行了分析。由于饱和环节的影响,导致多智能体系统的一致性与个体的初始状态有关,不同的控制律所能允许的个体之间的初始偏差的范围不同。为了定量分析控制律所对应的初始偏差范围,引入吸引域的概念对所设计的控制律进行评估,并对控制律参数进行优化以扩大吸引域的范围。最后,通过数值仿真说明了所设计控制律的有效性。     

多无人机协同打击制导控制技术研究进展

自杀式无人机具备长时巡航侦察和高速突防打击的特点,为充分发挥其集群进攻优势,突破复杂环境下的协同打击制导控制技术具有重要意义。由单机控制到集群动态协同、由单一约束到时空综合控制是探索时空约束下多机协同控制的基本思路。本文介绍了无人机集群进攻的应用背景,分析了多机协同打击系统发展现状;探究了攻击时间可控制导律、攻击角度可控制导律、时空约束下集群协同制导控制等关键技术;总结了当前无人机协同运用中的不足之处,并对下一步的研究方向进行了展望。本文研究的内容对于集群攻击作战运用及多机协同控制器的设计具有一定的参考意义。     

火箭发动机动态流场的数值模拟

为了预估某火箭发动机的压力冲击效应大小,基于薄层近似三维N-S方程,利用有限差分数值离散方法,对该火箭发动机一定工况下的喷流与防护板作用而形成的动态流场进行了数值模拟,得到了非定常流场云图和防护板随时间变化的受力曲线。结果表明:火箭发动机喷流与防护板形成的流场呈现出高度非线性的特点;喷流的压力冲击效应具有明显的非定常特性,且从力学性能上可能导致防护板来回摆动;该工况下喷流作用在防护板主要受力区域的气动力峰值为20万牛顿量级。