RLV轨迹在线重构与动态逆控制跟踪

针对可重复使用运载器再入返回的标称轨迹跟踪问题,结合轨迹在线更新策略,设计了一种基于动态逆方法的轨迹跟踪控制律。通过改进闭环解析解提高了轨迹在线生成算法的精度和快速性,将生成的高度—速度剖面转化为阻力—速度剖面,并在跟踪标称轨迹过程中更新标称轨迹以消除航程跟踪误差的影响。为了跟踪阻力—速度剖面,基于动态逆理论设计了轨迹跟踪控制律,并引入积分环节消除稳态误差,实现了对标称轨迹的准确跟踪,且跟踪误差具有全局收敛性。仿真结果表明,该轨迹跟踪控制律具有良好的跟踪性能,能够提高再入制导系统的自适应性。     

一种延伸喷管展开特性分析

针对对铰链可抛式延伸喷管，运用刚体平运动微分方程，建立了描述其发展开机构开及延伸锥展开过程的数学模型，通过求解数学模型，得到了单级可抛式延伸喷早锥展开到位时间，任意时刻展开机构的质心速度和加速度，传动角速度和角加速度，各构件之间的相互作和力支座反力等参数的数值解。     

美国可复用运载器现行方案概况

美国近期的可复用运载器(RLV)方案包括由各公司为美国航宇局相关计划提出的各种实用飞行器方案(如基斯特勒宇航公司的K-1、凯利空间与技术公司的“宇宙航班”、先锋火箭飞机公司的“探路者”、旋转火箭公司的“罗坦”、通天有限公司的SA-1、波音公司的两级入轨运载器、诺斯罗普·格鲁曼/轨道科学公司的“太空的士”、通用太空航线公司的“太空飞船”以及机组转移飞行器(CTV)与机组救生飞行器(CRV))、由美国航宇局负责的X系列试验飞行器和最新提出的“机组探测飞行器”方案以及一些军用可复用运载器方案。但其中绝大多数方案已成为历史。下面我们选取了几种正在研究的主要方案加以介绍。     

可重复使用飞行器再入控制系统设计

本文首先分析了可重复使用飞行器的控制结构,然后提出了一种智能变结构控制器,它可以使可重复使用飞行器控制系统克服现有方法的缺陷,无需大量的增益调节,而能自动适应非线性和强耦合的对象特性,并能适应大范围环境变化,减小对不同飞行条件下气动与结构参数的依赖性,自动补偿不确定因素和扰动的不利影响。最后通过simulink建模对控制系统进行了内外两回路协同仿真,验证了此控制系统能很好地跟踪输入,并且较好地解决了存在于变结构控制系统中抖振问题。     

充液挠性多体航天器的变结构控制

本文首先给出了充液中心刚体上铰接有多个挠性附件的开链多体系统的简化动力学方程，并以跟踪与数据中继卫星为例，用变结构控制方法设计了系统的控制器。控制任务是驱动单址天线使之精确地跟踪期望的运动规律，同时保持星体稳定，并且有效地抑制弹性附件的振动。数值算例证明了所设计控制规律的有效性。     

光纤应变传感器在大型可展开天线中的应用研究

随着外界应力的变化,光纤应变传感器中干涉光发生相应移动。利用此特性,通过对干涉光光程移动量(Δs)的解调,就可以测出应变的大小。实验结果与理论分析证明,该测试系统具有结构简单、测量范围大、稳定性好、灵敏度和信噪比高等特点,其测试精度达0.1με。可满足大型可展开天线在轨应变实时监测的要求,为大型可展开天线的应变监测提供了新方法。     

基于使用可用度的k/ N系统（m，NG）维修策略分析

k/N系统已被广泛应用在现代高科技装备中,对于该类系统,维修一般要等到失效部件达到一定数量之后才进行,(m,NG)维修策略是实际中经常采用的一种维修策略.运用马氏过程,研究了在给定(m,NG)维修策略参数以及维修资源的情况下的k/N系统使用可用度模型,并通过实例分析了初始备件的数量、配备的维修分队数量以及维修策略中m和NG的参数选择对系统使用可用度的影响,为该类系统的维修决策提供支持.     

构架式可展天线机构自由度分析——拆杆等效法

针对四面体构架式可展天线机构的多环耦合特性,提出了一种空间多环耦合机构的自由度分析方法——拆杆等效法。首先拆除四面体基本可展单元机构的耦合约束链,将剩余部分视为一个并联机构,然后应用螺旋理论分析各输出节点的自由度数目及性质,进而构造各输出节点与定节点之间的等效串联运动链,最后复原拆除的耦合约束链得到四面体基本可展单元的等效机构,应用修正的G-K公式计算等效机构的自由度数目,并基于反螺旋理论分析等效机构的自由度性质,从而获得四面体基本可展单元的运动特性。根据四面体基本可展单元的等效机构及其组合方式对最小组合单元及大尺寸构架式可展天线机构的结构进行了化简,并根据其几何特征约束方程推导了最小组合单元及大尺寸构架式可展天线机构的自由度。建立了由27个四面体基本可展单元组成的构架式可展天线机构的仿真模型,对该机构的自由度进行了验证,结果表明提出的拆杆等效法求得的自由度正确,为进一步分析此类天线机构的运动学和动力学奠定了基础,同时为其他类型的空间多环耦合机构的自由度分析提供了一种新的思路。     

基于降维算法和等效杆长的可展结构精度分析

考虑铰链间隙和杆件尺寸误差的不确定性并通过概率统计方法对其进行研究,提出了一种基于单变量降维算法(UDRM)和等效杆长模型的可展结构精度分析方法。利用UDRM将可展结构的精度性能函数解耦为多个杆件尺寸误差的独立作用形式,建立精度分析模型。引入等效杆长模型,等效杆件替代原杆件进行精度计算。将铰链间隙与原始杆件尺寸误差合并到等效杆件的尺寸误差中,同时证明了等效杆长尺寸误差近似服从正态分布。以某卫星可展开天线为算例,结合高斯求积公式求解展开状态下精度指标的分布期望和方差。通过与蒙特卡罗模拟(MCS)和一次二阶矩(FOSM)法计算结果的对比验证了本文精度分析方法的正确性和高效性。