多学科设计优化技术在卫星设计中的应用

概述了多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)理论及其研究进展;结合卫星总体设计的特点和设计优化研究现状,分析了开展卫星总体MDO的难点,并指出了需要突破的关键技术;最后综合国内外MDO理论与应用研究的热点,提出了卫星总体MDO的发展方向。     

月面巡视器定向天线对地指向规划方法研究

针对月面巡视器的工作特点,对其定向天线进行对地指向规划。文章给出了天线波束中心方向矢量和地面站方向矢量的计算方法,并通过调整天线机构转角和巡视器姿态角使天线波束中心指向地面站。一种方法是将巡视器的姿态角作为输入参数,仅调整定向天线2个自由度的转角,即偏航角和俯仰角,实现对地指向;同时巡视器的姿态角也可进行调整,即用巡视器的运动适当地代替天线机构的运动,使定向天线实现对地指向。地面试验结果表明本文的规划方法可行、有效。     

一种星载GNSS-R海面风向反演方法

针对目前海面风场反演中风向反演困难,准确性低的问题,提出一种利用深度网络反演海面风向的新方法,该方法采用星载GNSS-R信号作为遥感源,根据海面反射信号特性与风向相关关系选择反演观测量,建立海面风向反演的深度网络模型。引入ReLU函数作为网络激活函数,并基于遗传算法(GA)优化了网络模型,对输入数据进行时空匹配与归一化处理,通过机器学习建立风向与输入变量的对应关系,利用深度网络模型反演得到海面风向,该方法反演结果的均方根误差εRMSE=18.14°,满足海面风向测量精度均方误差小于20°的一般测量要求,并通过两组对比试验验证了该方法的有效性和鲁棒性。     

常规载荷与振动环境共同作用下导弹接头吊耳的疲劳寿命计算

针对导弹接头吊耳在常规载荷和振动环境共同作用下产生的疲劳问题,提出了一种结构疲劳寿命预测方法。首先,基于两种载荷作用下金属材料的疲劳失效特征共性,建立了对应载荷下两种疲劳损伤的累加规则;其次,采用Miner理论和Dirlik模型分别计算两种载荷下结构的疲劳损伤值;最后,通过对两种疲劳损伤的综合计算,建立了结构疲劳寿命的预测方法。使用该方法对导弹接头吊耳在两种载荷共同作用下的疲劳寿命进行了分析计算。     

大型挠性航天器的鲁棒模型预测姿态控制

针对大型挠性航天器的三轴姿态控制问题,考虑了控制输入约束,设计了鲁棒模型预测姿态控制器。首先,将模型预测控制应用到不考虑扰动的标称挠性航天器系统中,通过求解优化问题推导预测控制律,从而得到三轴姿态的标称轨迹。然后,为有效处理大型挠性附件振动对中心刚体姿态造成的扰动,针对带有扰动的挠性航天器实际姿态控制系统,设计由最优状态与实际系统状态的误差构成的辅助反馈控制器,使实际系统状态维持在以标称轨迹为中心的“管道”(Tube)不变集内,并驱使实际系统状态到达标称轨迹上,最终沿着标称轨迹到达平衡点。仿真结果表明,在鲁棒模型预测控制的作用下,实现了姿态角的快速精确跟踪,有效地处理了由大挠性附件振动对中心刚体姿态产生的扰动,增强了系统的鲁棒性。     

基于RBF神经网络的非均匀阵列波达方向估计

通过构建RBF(径向基函数)神经网络测向模型对非均匀阵列的单信号源和多信号源进行来波方位估计。仿真实验表明,在非均匀阵列情况下基于RBF神经网络的DOA估计方法比常规的测向方法具有更高的估计精度和时效性。     

基于遥测电流的太阳翼在轨振动参数辨识方法

针对传统太阳翼在轨振动特性测试需采用高精度星载设备或额外增设测量装置的问题,建立了太阳翼发电电流与太阳光线入射角之间、太阳翼在轨振动与太阳翼发电电流波动之间的关系。在此基础上提出了仅依靠遥测电流波动信息辨识太阳翼在轨振动固有频率和阻尼比的方法,即：首先通过傅里叶变换获取电流波动信号的幅频响应;结合模态分析结果辨识振动频率及对应阶次信息;通过滤波算法分解各阶次振动,逐一计算对应阻尼比。为验证本方法有效性及误差水平,构造了由多个单自由度衰减振动及随机信号叠加而成的模拟电流波动信号进行仿真分析,结果表明方法有效,误差可接受。在某卫星太阳翼在轨振动参数辨识上的应用实例也表明,本文所提出的方法满足工程应用需求。     

固体发动机及火箭固有振动特性预估

用有限元方法计算了选用的固体火箭各级发动机壳体，药柱及整机固有频率和振型，并计算了火箭固有振动特性，为发动机冲击试验，今后的模态和振动试验提供了参考数据。这些数据是选择测试设备及量程，激励方式及位置，测点布置及试验夹具设计等测试技术所必需的。     

复杂电磁环境下ESPRIT算法的测向性能

从复杂电磁环境的实际应用出发,从入射角度、阵元间距、信号带宽、多信源(邻近信号)这4个因素对旋转不变子空间算法的测向精度作了仿真研究,得出了一些结论,发现旋转不变子空间算法比多重信号分类算法更适合于在复杂电磁环境中的应用.     

基于模糊逻辑系统的转子振动控制方法研究

电流变液作为一种智能材料在振动控制工程领域有着广泛的应用。由于电流变效应具有非线性特性,使得难以设计基于常规控制理论的控制律。本文利用模糊逻辑系统能够逼近非线性函数的特性,设计了电流变阻尼器-转子振动系统自适应模糊控制方案。针对该转子系统的仿真计算表明,转子系统的振幅能够得到有效的抑制,自适应模糊控制器性能良好。