基于间接法的最优小推力逃逸轨道设计

目前,小推力逃逸轨道优化的大部分研究限于平面内逃逸或对发动机模型做无约束简化处理.通过在性能指标中引入一个待定参数,采用间接法将系统两点边值问题的待定参数约束在多维单位球里;同时结合同伦思想和曲线拟合技术,由短时间无约束平面内燃料最优逃逸问题开始,逐步求解长时间有约束平面外燃料最优逃逸问题.数值仿真结果表明该方法收敛性好,能求解复杂逃逸问题,是一种高效的逃逸轨道设计方法.     

基于误差反馈控制的建立航空发动机自适应模型方法

提出了基于误差反馈控制的建立航空发动机自适应模型方法.即以实际发动机的输出为参考指令,以航空发动机性能蜕化值为航空发动机模型的控制量,通过设计鲁棒性好且能消除稳态误差的增广线性二次型最优调节(ALQR)控制器以实现模型的输出自适应地无偏跟踪真实发动机的输出,利用ALQR的鲁棒性,使模型具有良好的自适应性.ALQR和发动机模型一起构成航空发动机自适应模型.最后通过稳态仿真和动态仿真表明该方法不仅可以实现自适应模型全包线跟踪稳态真实发动机,同时能实现动态跟踪真实发动机.      

基于序列趋势和集合距离的UAV态势相似性度量方法

在无人机（UAV）自主作战与智能决策的过程中,无人机获取的新态势与历史态势的相似性度量是态势评估与作战决策的重要环节,而现有的相似性度量方法主要处理离散时刻态势,采用的欧式距离等方法对数据敏感,不符合作战态势特性,且处理效率低下,针对该问题,提出基于序列趋势和集合距离的UAV态势相似性度量方法。该方法首先选取UAV作战态势要素并以时间序列形式表征数据;然后,使用经验模态分解方法提取历史态势与新态势的序列趋势以度量序列趋势的相似性;最后,对趋势相似的每条态势序列进行自组织映射聚类,得到若干聚类中心构成集合,利用最优子模式分配距离度量集合间的距离,提取集合距离较小的部分获得与新态势相似的历史经验态势。通过公用数据集的分类效果比对实验以及作战仿真态势的相似性度量实验,表明该方法能够有效度量两序列之间的相似性程度,度量效果好,分类实验中分类精度较传统方法最高提高18%,且方法简便,具有一定的实用价值。     

一类最省燃料优先的多圈飞行脉冲交会

通过分析采用多圈飞行Lambert解的双脉冲交会的特征速度与转移轨道半长轴的关系,指出其最优解实际上是2N+1条满足时间约束的转移轨道中燃料较省的,而非最省燃料轨道.提出将双脉冲交会的首次脉冲矢量分解成方向相同的两次脉冲,使得追踪器在特定的滑行轨道飞行N圈以消耗多余的转移时间,利用剩余的转移时间沿最省燃料轨道与目标交会.几何上证明了这种交会的特征速度与最省燃料转移相同,并且给出了解的存在性条件.通过仿真验证了这种交会比采用多圈飞行Lambert解的双脉冲交会更省燃料,解的存在性对转移时间的长度要求更低.     

权值动态分配的加权平均法在姿态解算中的应用

鉴于各种姿态算法解算后的精度不高,提出将加权平均法应用于捷联惯导系统的姿态解算中.针对实际应用中无法准确获得姿态角度的真实值这一情况,提出对解算误差进行实时估计的方法,再基于最优权值分配的原则进行权值动态分配.对几种姿态解算算法进行了有效的融合,并应用到姿态解算模块的实际测量中.测量结果分析表明此种方法很大程度上减少了单一算法的解算误差及测量的误差,提高了测量的精度.     

临近圆轨道最优脉冲交会中的参考系选择问题研究

利用极坐标下的无量纲化线性方程研究临近圆轨道最优脉冲交会中的参考系选择问题。首先给出了无量纲化线性方程,接着以定理的形式说明参考系的选择对该方程下的最优交会模式的分类和分布没有影响,并以二脉冲最优交会及二脉冲带漂移最优交会、Hohm-ann最优交会三种交会模式为例说明不同参考系的选择对各自模式下的求解过程也没有影响。但是在无量纲化过程中交会时间和轨道半径差受参考系选择的影响,所以参考系的选择会影响最优交会的结果,最后通过三种最优交会模式的仿真对此结论进行了验证。     

星座分布式自主定轨中信息融合方法比较研究

为了保证大型导航星座在有限的星载运算能力和通信能力下,具备自主运行能力并提供精准位置参考信息,对基于分层结构的星座分布式自主定轨的信息融合方法展开了研究。以地月卫星联合星座作为研究对象,将简单凸组合法、协方差交叉融合法以及在线性最小方差意义下的矩阵加权法和标量加权法等方法应用于子滤波器估计的融合中,对各种融合方法的性能进行了对比分析。仿真结果显示,在采用方差放大技术去相关设计星座分布式自主定轨算法基础上,采用简单凸组合法、矩阵加权法和标量加权法3种融合方法的定轨精度较高,与集中式滤波精度相当,其中标量加权法的计算代价最低;而协方差交叉融合法由于难以准确确定最优系数,其精度低于其他3种方法。      

基于脱靶量级数解的最优机动突防策略

针对比例导引控制的拦截弹,建立高阶制导系统状态空间模型,基于脱靶量级数解公式,对目标最优机动突防策略及其影响因素进行了研究。首先,针对拦截弹的制导系统为线性一阶、线性高阶时,目标最优机动突防效果进行了仿真分析,结果表明拦截弹弹体模型的准确性对突防效果存在影响,高阶系统对应脱靶量更大且效果更真实;将结果与一次阶跃机动和蛇形机动对比,发现最优机动突防效果最佳。然后,建立弹目运动的二维非线性模型,仿真得出目标最优机动产生的脱靶量曲线与线性系统吻合度较高,线性模型选取合适。最后,研究了有效导引比和剩余飞行时间估计误差对最优机动突防效果产生的影响,结果表明有效导引比估计误差对最优机动突防效果影响不大,剩余飞行时间估计误差则会使目标最优机动突防性能大幅下降,甚至部分情况比蛇形机动突防效果差。      

登月飞行器软着陆的非线性最优控制

主要考虑登月飞行器软着陆控制的问题。制导律和控制器的设计分两步完成。首先，利用一个微分同胚变换和一个非线性输入补偿，可以将登月飞行器的非线性动态模型转换成一个线性系统。然后利用经典最优控制理论中的由拉方程，标准最优制导律的解析解既可给出。第二步，利用日。控制理论，我们设计了一个最优反馈控制器保证了实际系统可以鲁棒渐进追踪最优标准轨道。最后通过仿真，可以看出飞行器实现了软着陆控制，着月速度小于给定值，说明方法的可行性和有效性。     

航天器燃耗最优轨道直接/间接混合法延拓求解

针对转移时间和始末状态固定的航天器燃耗最优轨道的求解,给出了一种延拓方法:以双脉冲轨道为初值,首先求解全程推进轨道,然后逐步增加推力幅值,应用直接/间接混合法依次求解所有推力幅值下的、满足包括开关函数在内的所有必要条件的转移轨道,包括连续和脉冲推力轨道。通过基于开关函数曲线变化趋势的开关序列预设方法,以及基于已有优化结果的延拓步长自适应方案,实现了延拓方法的自动运行。为实现该延拓方法,给出了适用于改进春分点根数模型的脉冲最优转移轨道主矢量必要条件,推导了无推力轨道段改进春分点根数协态变量状态转移矩阵。通过3个算例对延拓求解会遇到的不同情况进行了具体说明。延拓方法可以看作现有直接/间接混合法的进一步完善与拓展,延拓过程和结果有助于对燃耗最优轨道与系统参数之间的关联获得更为深刻的认识。