行星车视觉导航与自主控制进展与展望

以视觉为主的行星车自主地形感知、导航、规划与控制系统是其安全高效探测的重要保障。本文通过对已成功开展和计划中的系列行星车任务导航与控制系统进行汇总，重点梳理了行星车多源地形感知、自主全局和局部导航、自主路径规划与控制等若干关键问题的进展情况，展望了未来自主化、智能化的发展趋势，并结合任务需求构建了行星车视觉导航与自主控制研究框架设想。     

考虑多禁止指向区域的航天器反步姿态机动控制

针对规避多个禁止指向区域的航天器姿态机动控制问题,本文在利用势函数法构造约束条件的基础上设计了一种基于反步法的航天器姿态机动控制律。首先,构造了一种通用的基于误差四元数的航天器锥形禁止指向姿态集描述,并将其转化为凸约束集形式。其次,基于该凸约束集,提出了一种物理意义明确的新型凸势函数构造方法,且该势函数仅存在唯一全局最小值,避免了传统势函数的局部极小值问题。进一步地,考虑多个禁止指向区域,设计了一种基于反步法的航天器姿态机动控制律。最后,通过典型数值仿真算例表明了本文所提出控制算法的有效性和优越性。     

面向小推力变轨的天文组合自主导航方法

针对小行星探测任务对导航系统自主性强、实时性高的需求,研究了一种面向小推力变轨的天文组合自主导航方法。根据工程实践分析并建立了电推进变轨过程中的动力学模型,给出了天文测角测速组合的小行星探测自主导航方案。为克服小行星探测器推力的不确定性,提出了采用自适应交互式多模型无迹卡尔曼滤波(AIMM-UKF)算法,以较少的模型个数实现对导航系统状态的覆盖,克服了模型集合先验信息不准确对导航精度的影响,提高了组合导航系统的鲁棒性和抗干扰能力。最后,通过数学仿真对组合导航算法的性能进行了验证,结果表明本文提出的组合导航方法估计精度更高、计算消耗更小,可满足小行星探测工程任务对导航系统自主性、实时性和高精度的需求。     

系统级产品振动试验仿真

本文利用有限元建模技术，建立了振动台、试验夹具、系统级产品精细的有限元模型，对各部件模型进行了振动特性计算，并通过部件模态试验和振动试验结果及总体综合分析相结合的方法对有限元模型进行了多次修正，得到了总体有限元模型。根据此模型进行了产品的振动试验仿真，并用试验结果对仿真结果进行了验证，验证结果表明系统级产品振动试验仿真结果与振动台试验实测数据是具有可比性的，振动响应的均方根值误差基本上小于lO％，功率谱曲线趋势近似，误差在工程允许的范围内。     

基于灰色聚类的磨粒自动识别

 将灰色系统理论中的聚类分析技术用于磨损颗粒的自动识别, 编制了相应的计算机模拟程序。在对磨粒图象的形态特征参数进行敏感性分析的基础上, 确定了各参数的灰类白化权函数, 并结合磨粒识别的试验研究, 给出了磨粒各特征参数的聚类权值。应用此方法对一组标准磨粒进行了模拟识别, 识别正确率在90% 以上, 并且识别速度很快, 大大优于传统的磨粒识别方法。     

N4SID辨识方法在航空发动机中的应用

针对在现代航空发动机的自适应控制和故障监控领域建立系统动态模型的需要 ,本文研究了基于状态空间模型的数字子空间状态空间系统辨识 (N4SID)方法 ,并在某型双转子涡喷发动机非线性气动热力学模型的“小偏离”状态上进行了仿真实验 ,结论表明 :该方法可以较准确地辨识发动机“小偏离”状态时的系统模型     

燃爆类应急离机门作动器冲击强度分析

目前,有关应急离机的研究多是对离机轨迹或离机系统构成的探讨,对于应急离机门作动器的强度分析鲜有涉及。基于功能转换思想,利用瞬态动力学分析方法对应急离机门作动器冲击强度进行分析。结果表明:燃爆类应急离机门作动器冲击强度与燃爆气压、燃爆室体积及活塞杆组件的质量均有很大关系;作动器活塞杆与外筒冲击部位附近的倒圆角处为作动器抗冲击的薄弱环节和危险区域。     

多薄层涂覆吸波材料计算设计方法研究

介绍了多薄层吸波材料的计算设计理论及优化方法 ,给出了单层、双层、多层吸波材料的计算设计结果 ,并预报了多层吸波材料对入射波的能量衰减和吸收带宽。采用表面涂覆技术制备了多薄层涂覆吸波材料的平板试样 ,并测试了其吸收带宽、吸收峰位及功率衰减等技术指标。理论计算与实验比较研究表明 ,采用第一性原理计算和计算机辅助优化设计结果与实验基本吻合。     

一种新型航空鱼雷模拟训练装置

介绍了一种用于攻潜实践教学的模拟训练装置 ,以及该装置的硬件构成、软件流程、抗干扰的措施和能进行训练的内容     

确定复合材料许用值的高精度小样本方法

提出了一种确定复合材料许用值的高精度小样本方法,该方法可以充分利用以往积累的经验和数据,并结合当前少量的试验就能对复合材料许用值进行预测。从而克服了由于复合材料性能分散性大,用现行方法确定其许用值所需试件个数多、试验经费昂贵的缺点。通过３种复合材料在拉、压、弯、剪４种受力状态下的５组对比试验表明：在精度相同的情况下,该方法可以比现行方法节省５０％试件;而在试件数一定的条件下,它又能比现行方法大大提高预测精度。还给出了一种带缩放系数的Ｆ检验方法,进而解决了变异系数的检验问题。