进化硬件在数字电路设计中的应用研究

进化硬件在航空航天电子系统中有巨大的应用价值和潜力。目前,电路进化设计是进化硬件研究的主要方向之一。本文介绍了进化硬件的原理,并针对平台中算法的早熟和收敛速度慢的缺点,改进了原有算法。同时,指出不同类型数字电路在进化中的区别,并以典型电路为例分别进行进化,对结果进行了比较分析,验证了所用算法对进化不同类型电路的有效性。     

基于遗传算法的正弦波四参数曲线拟合

曲线拟合法能够精确地提取正弦信号的四个参数。但是，由于数据处理比较困难，其应用在一定程度上受到了制约。本文提出了一种基于遗传算法的求解方法，研究了算法应用中初始种群数、繁殖代数和编码方式的选取以及适应度函数的设计。实验数据表明，该方法具有全局收敛和准确度高的优点。     

软硬件协同仿真在图像滤波器演化设计中的应用

针对传统图像滤波器设计方法存在的局限性,将演化硬件引入图像滤波器设计中,提出软硬件协同仿真的演化思想,并设计了基于System Generator的图像滤波器演化系统。通过图像滤波器演化实验验证了演化系统的有效性,实验结果及分析表明,最优演化滤波器在性能和实现代价方面均优于传统滤波器。与现有的图像滤波器演化方法相比,软硬件协同仿真的演化方法具有实现简单、运算能力强、功能灵活等优点。该系统的演化算法可综合成硬件,为后续实现在线自适应滤波奠定了基础。     

Recent advances in precision measurement & pointing control of spacecraft

There exists an increasing need for precision measurement & pointing control and extreme motion stability for current and future space systems, e.g., Ultra-Performance Spacecraft (UPS). Some notable technologies of realizing Ultra-Pointing (UP) ability have been developed particularly for Ultra-accuracy Ultra-stability Ultra-agility (3U) spacecraft over recent decades. Usually, Multilevel Compound Pointing Control Techniques (MCPCTs) are deployed in aerospace engineering, especially in astronomical observation satellites and Earth observation satellites. Modern controllers and/or algorithms, which are a key factor of MCPCTs for 3U spacecraft, especially the jitter phenomena that commonly exist in a UPS Pointing Control System (PCS), have also been effectively used in some UP spacecraft for a number of years. Micro-vibration suppression approaches, however, are often proposed to deal with low-level mechanical vibration or disturbance in the microgravity environment that is common for UPS. This latter approach potentially is one of the most practical UP techniques for 3U tasks. Some emerging advanced Disturbance-Free Payload (DFP) satellites that exploit the benefits of non-contact actuators have also been reported in the literature. This represents an interesting and highly promising approach for solving some challenging problems in the area. This paper serves as a state-of-the-art review of UP technologies and/or methods which have been developed, mainly over the last decade, specifically for or potentially could be used for 3U spacecraft pointing control. The problems discussed in this paper are of reference significance to UPS and millisecond optical sensors, which are involved in Gaofeng Project, deep space exploration, manned space flight, and gravitational wave detection.     

AUSM系列算法对比研究及背景太阳风初步应用

磁流体力学数值模拟是研究日地物理学现象的一个重要手段. 对比三种AUSM算法, 即AUSM, AUSM+和AUSMPW+, 结合HDC磁场散度消去方法计算多维MHD问题的性能. 通过分析三种算法计算Rotor算例和Orszag-Tang vortex算例的结果发现, AUSM+算法的性能最好. 进一步使用AUSM+算法基于6片网格构造模拟了日冕结构, 计算结果表明这种算法能够正确计算出日冕的大尺度结构. 对于日冕结构模拟块, HDC方法能够较好 地控制磁场散度误差.      

用空间推进算法模拟高超声速进气道流场

在有限体积法框架下，采用空间推进算法SSPNS（Single-Sweep Parabolized Navier-Stokes Algorithm）求解抛物化NS方程（即PNS方程），在流向采用LU—SGS隐式积分，而横向无粘和粘性通量则分别采用AUSM系列格式和中心格式计算。用该方法对1个二维高超声速进气道和2个三维高超声速进气道流场进行了数值模拟，得到的流场波系结构、壁面压力及传热系数分布与文献中相关数值解和实验数据基本一致，表明SSPNS法能够准确地模拟超燃冲发动机进气道内的高超声速流动。对比研究表明，SSPNS法与求解FNS（Full Navier＼lStokes Equations）方程的传统时间迭代法相比，二者计算精度相当，而SSPNS计算速度快1～2个量级，存储量至少低1个量级。本文的研究为CFD在超燃冲压发动机部件及一体化优化设计中的集成，以及大型高超声速工程流动的高效计算，打下了良好的基础。     

基于遗传算法的RLV再入轨迹优化设计

飞行器再入轨迹优化是一类最优控制问题。传统的优化方法存在初始值敏感问题,利用改进的基于小生境技术和精英方法的适应值共享拥挤遗传算法进行RLV的再入轨迹优化设计。以终端时间固定的空间最小控制能量再入轨迹和终端时间自由的平面最小热载再入轨迹为例,详细讨论了遗传算法用于再入轨迹优化设计所需要解决的一些关键问题。仿真结果表明提出的方法能够较快地搜索到全局最优解,对初始猜测值不敏感,能够方便用于RLV的再入轨迹方案选择和优化设计。     

一种基于蚁群聚类算法的快速星图识别方法

为提高大视场星敏感器的星图识别速度和识别成功率,提出一种基于蚁群聚类算法的 快速星图识别方法,该方法首先利用蚁群聚类算法对星点集合进行快速聚类分析;然后选择 最优类并以其中每个星点为圆心,以一定角距为半径画圆,将圆内所有星点构成集合;再将 每个集合的星点两两求取角距,利用蚁群算法对路径快速寻优的优点,完成集合的路径优化 ;最后利用优化结果同导航星库中已有的优化数据相匹配,以实现星图的快速匹配与识别; 实验结果表明,与现有识别方法相比,该方法具有高的识别率,良好的实时性和鲁棒性,且 所需导航星库的容量小。     

复合材料板变形最优控制的数值分析

采用将压电片粘贴于复合材料层板表面或镶嵌于层板内部的方法,基于kirchoff假设,对于任意铺层的复合层板,使用板单元,建立了受压电片控制的复合材料层合板有限元分析方法.然后,采用作用电压到控制形状的控制矩阵,使用最优化方法得到了对任意形状所需的作用电压,最后给出算例.文中对实验数据和有限元结果进行了比较,给出了无约束优化、有约束优化和考虑能耗的优化等3种情形的结果.      

概率模型进化算法与仿真研究

针对传统遗传算法,指出了遗传算法的新的发展方向及概率模型进化算法。介绍了几种基于概率的模型进化算法(UMDA、BMDA、CGA以及BOA),用仿真的方式验证了概率模型进化算法能提高遗传算法的性能,最后指出图型模型在进化计算中的重要作用。