轨道机动的时间-能量综合最优控制

围绕航天器快速精确轨道机动问题,探讨在持续小推力作用下,航天器轨道机动中时 间和能量综合最优控制的技术和方法。基于Pontryagin最小(大)值原理,针对目标轨道为平 面和空间椭圆的情况,推导了时间-能量综合最优控制的Hamilton正则方程组、终端条件 、横截条件和最优控制的表达式,应用数值方法求解正则微分方程组的两点边值问题,得到 了最优控制的数值解,包括最小时间、最小能量、最优轨道、最优控制时变曲线和最优反馈 控制曲线等,实现轨道机动最优控制的精确数值模拟。从数值结果的对比分析中得出了一些 有意义的结论,可供工程实际参考。
     

航天器交会仿真试验的运动模拟器

航天器交会试验要利用各种结构类型的运动模拟器,重点讨论近距离交会阶段的运动模拟器,对此提出了横梁架于地面的3＋6式9自由模拟器新方案、4＋5式9自由度模拟器新方案以及简约型位置和姿态模拟器新方案。其中简约型位置和姿态模拟器是目前唯一能实现大试验范围的模拟器。     

Stability and chaos of a damped satellite partially filled with liquid

The stability and chaotic motions of a damped satellite partially filled with liquid which is subjected to external disturbance are investigated in this paper. With linearization analysis, the stability of the two non-trivial equilibrium points is studied. The homoclinic and heteroclinic orbits are found by using the undetermined coefficient method, and the convergence of the series expansions of these two types of orbits is proved. It analytically demonstrates that there exist homoclinic orbits of the Si’lnikov type that join the two non-trivial equilibrium points to themselves, and therefore smale horseshoes and the horseshoe chaos occur for this system via the Si’lnikov criterion. In addition, there also exists a heteroclinic orbit connecting the two non-trivial equilibrium points. Numerical simulations are also given, which verify the analytical results. The system can be chaotic through period-doubling bifurcations as the amplitude of the external disturbance varies, and backward period-doubling bifurcations as the angular momentum of the rotor varies.     

基于头部运动要求的六自由度头盔伺服系统尺寸优化设计及其方法

以头部运动特性为设计要求,对六自由度头盔伺服系统的尺寸优化设计及其方法进行了研究.通过实验数据分析,总结了飞行学员训练过程中头部的运动特性.将运动特性分为两类——必备指标和可选指标,并以此为设计性能要求,定义了头盔伺服系统各运动特性指标的目标函数,并结合非线性最小二乘法的原理,建立了优化问题的数学模型.提出了一种基于C...     

轨道方程计算中Adams-Cowell方法的外推改进

在人造地球卫星精密定轨中,有摄星历的计算常采用A-C方法(即Adams-Cowell方法),针对这种经典的线性多步法,应用外推技术将计算过程进行了加速,从而提出了一种更高精度的WA-C方法(即Adams-Cowell方法的外推改进)。最后应用典型算例将A-C方法、KSG积分器、改进的A-C方法及文中的WA-C方法进行数值验证,并比较4种方法中卫星轨道沿迹误差的结果,结果表明采用WA-C方法的精度有明显提高。     

虚拟场景中半动态对象的层次运动模型

为了增强视觉沉浸感,虚拟场景中存在着大量的树木、火焰、烟尘等半动态对象.针对这类对象进行运动描述时计算开销大,严重影响仿真的实时性能的问题,提出一种层次运动模型LOM(Level of Motion).首先给出了半动态对象的定义;然后根据该类对象的特点提出了层次运动模型;最后以树木随风实时摆动行为的建模为实例,对该模型的有效性进行了验证.实验表明该模型的应用可以在保证虚拟场景视觉效果逼真的同时,使仿真获得较为理想的实时性能.      

微型飞行器的仿生力学——蜜蜂悬停飞行的动稳定性研究

研究蜜蜂悬停飞行的纵向动稳定性问题。用数值求解N-S方程的方法计算拍动翅及身体的气动导数;用特征模态分析方法求解运动方程。蜜蜂悬停飞行的纵向扰动运动由3个特征模态构成:不稳定振荡模态、快衰减模态、慢衰减模态。不稳定振荡模态主要为俯仰与水平方向的振荡运动;向前运动伴随上仰运动,向后运动伴随下俯运动,这种水平运动与俯仰运动的耦合产生的与转动方向同向的力矩,是不稳定的原因。快衰减模态主要为单调下俯和向前(或上仰和向后)运动。慢衰减运动主要为下沉(或上升)运动。由于不稳定振荡模态的存在,蜜蜂的悬停飞行是动不稳定的,扰动增长的倍幅时间(0.11s)是拍动周期(5.1ms)的22倍,这对蜜蜂来说是较慢的。这里的结果也许可解释蜜蜂为何悬停得很平稳,同时机动性也很好:扰动增长慢,易于调整翅的运动以抑制之(昆虫可在远小于拍动周期的时间内调整其翅膀的运动);而稳定性弱或不稳定为高机动性提供了基础。     

遥感器中的锁相转速控制

空间遥感器图像对地球要有一定的覆盖率,而且应有较高的地面景物分辨力。地面景物分辨力是衡量遥感器性能的重要指标。由于卫星的飞行将使地面景物在像片上的影像产生像移,所以必须进行精确的像移补偿,才能提高遥感器的地面景物分辨能力。设计了一个起动快、功耗小、抗干扰能力强、精度为0.1%的锁相环,它可以满足低轨道、地面景物分辨力为5m 的遥感器的使用要求。     

采用Loh近似假设的最优气动力辅助异面变轨研究

提出了一种Ｌｏｈ近似模型,并在此基础上导出了最优气动力辅助异面变轨的控制规律,以及相应的最优轨迹的近似解析解。给出了Ｌｏｈ近似模型中各系数的求解方法。通过对最优控制律及轨迹近似解的分析,得到一些有益的结论。     

大迎角水平振动翼型绕流的数值模拟

从涡量流函数形式的N-S方程出发,数值计算了大迎角水平振动翼型的粘性绕流问题,得到近场涡结构及非定常演化过程。探讨了振动频率、振幅及迎角对流场涡结构及翼型升、阻特性的影响。结果表明,振动频率及振幅增加有助于提高翼型的平均升力;过大的迎角不利于升力提高。