Phase plane design based fast altitude tracking control for hypersonic flight vehicle with angle of attack constraint

In this paper, fast setpoint altitude tracking control for Hypersonic Flight Vehicle (HFV) satisfying Angle of Attack (AOA) constraint is studied with a two-loop structure controller, in the presence of parameter uncertainties and disturbances. For the outer loop, phase plane design is adopted for the simplified model under Bang-Bang controller to generate AOA command guaranteeing fast tracking performance. Modifications based on Feedback-Linearization (FL) technique are adopted to transform the phase trajectory into a sliding curve. Moreover, to resist mismatch between design model and actual model, Fast Exponential Reaching Law (FERL) is augmented with the baseline controller to maintain state on the sliding curve. The inner-loop controller is based on backstepping technique to track the AOA command generated by outer-loop controller. Barrier Lyapunov Function (BLF) design is employed to satisfy AOA requirement. Moreover, a novel auxiliary state is introduced to remove the restriction of BLF design on initial tracking errors. Dynamic Surface Control (DSC) is utilized to ease the computation burden. Rigorous stability proof is then given, and AOA is guaranteed to stay in predefined region theoretically. Simulations are conducted to verify the efficiency and superior performance of the proposed method.     

颤振飞行试验的边界预测方法回顾与展望

颤振飞行试验是新型机种定型必不可少的环节,其目的是要确定颤振边界。由于颤振飞行试验的风险大、耗费高并且周期长,研究者一直在追求安全、准确和高效的颤振边界预测方法。鉴于此,在总结前人研究的基础上,从传统的颤振边界预测方法及其改进和新的颤振边界预测方法两个层面展开,对常用的和近年发展的颤振边界预测方法较为全面而相对简洁的论述,着重介绍了各种颤振边界预测方法的基本原理、适用性及其推广和改进。针对各种方法的原理和特点,将其归纳为构造稳定性参数的方法和基于流固耦合分析模型的方法,并对两类方法进行了对比和总结。最后,对目前颤振边界预测存在的一些技术难点及其发展趋势进行了初步的探讨。     

用修正数据映射方法实现快速稳健子空间跟踪

为改善现有子空间跟踪方法的运算量大或鲁棒性/稳定性差等缺点,基于原数据映射方法(DPM),采用新的正交归一化,提出了一种快速稳健的修正DPM(MDPM)算法。通过改变符号选择跟踪信号子空间或噪声子空间,同时提供了子空间基的正交矢量,运行时无累积性误差。研究和仿真结果表明:与传统子空间跟踪算法相比,MDPM算法的鲁棒性/稳定性好、收敛速度快、运算量小。     

面向在轨服务的相对位姿单目视觉确定的凸松弛优化方法

针对非合作目标之间基于特征点的相对位姿单目视觉确定问题,考虑利用自然特征导致误差增大等因素,提出一种基于凸松弛理论和LMI算法的相对位姿求解迭代方法。该方法在基于逆投影线构建的优化模型基础上,首先利用松弛理论将姿态矩阵的单位正交非凸等式约束松弛为不等式凸约束,并证明了松弛后的优化问题与原问题等价,即松弛后的凸问题取得最值时,姿态矩阵满足原等式约束。进一步将松弛后的姿态矩阵不等式凸约束表示成线性矩阵不等式形式,进而利用内点法进行求解,并利用全局收敛性定理证明了该算法的全局收敛性。以在轨服务为背景,仿真试验表明,利用该算法相对位姿可在7次迭代达到收敛,与传统SVD算法相比,在噪声较大的情况下,该算法计算精度提高近一倍,能够快速收敛并具有较强的鲁棒性。     

马赫数可控的方转圆内收缩进气道非设计点工作特性

基于反正切马赫数分布的弥散反射激波中心体轴对称基准流场,设计了方转圆内收缩进气道,并对其进行风洞试验和数值仿真研究,获得该进气道非设计点（Ma=5.0和Ma=7.0）的工作特性和自起动特性。试验结果表明：进气道顶板压力分布具有反正切曲线特征,出口涡流区小且总体性能优良。Ma=5.0和Ma=7.0时出口总压恢复系数分别为0.647和0.443,对应的增压比分别为20.0和32.7。Ma=5.0时,进气道不但可以捕获约90%的自由来流,而且能够自起动（内收缩比高于Kantrowitz限制）,下临界反压为64倍来流静压,对应的出口马赫数和总压恢复系数分别为1.32和0.409。上述结果表明,本文设计方法可以获得高性能的矩形转圆内收缩进气道。     

偶数重连续覆盖的Walker星座设计方法

针对期望覆盖重数为偶数重时连续覆盖Walker星座的构型设计问题,提出一种基于覆盖带理论的构型设计方法。首先分析同轨道卫星组成覆盖带时的构型设计特例,随后将结论推广,改进了传统Walker星座的构型表征形式并提出覆盖带构型参数。基于轨道参数的相平面映射,给出了异轨卫星组成覆盖带时特征宽度的计算方法。通过分析相平面上覆盖带的拼接情况,给出了轨道倾角的优化策略和偶数重覆盖任意纬度的Walker星座设计步骤。所提出方法能显著提高构型枚举效率,且能满足不同纬度范围的覆盖需求。仿真表明,该方法能减少约10%覆盖所需的卫星数量,并能通过调整构型参数进一步优化轨道面数量。     

激光投影技术在飞机导管支架安装中的研究与应用

导管的取制工作已经成为制约飞机批产能力提升的重要瓶颈之一。飞机生产现场进行导管安装时需统筹安排、合理布局,一般遵循电缆让导管和支架、导管让支架的原则,因此导管支架位置的确定与否成为影响导管取制的重要因素之一。目前,导管支架安装手段落后,安装精度不高,支架位置变化频繁,导致导管实样更改的次数频繁,从而在整体上延误与影响飞机制造交付周期。激光投影技术采用数字化定位手段,对导管支架的理论位置进行三维投影,从而使导管安装支架得到有效地控制与固化,缩短飞机导管取制周期,提升安装质量与精度。     

基于项目集识别过程的航空领域重大基础研究项目发现

航空领域专项计划的实施需要发现大量重大基础研究项目进行支撑,而目前航空科研管理部门在项目发现过程中以被动管理为主,未能充分发挥其作用。通过分析自上而下航空领域重大基础研究项目内涵及现状基础上,借鉴项目集识别过程及其项目识别特点,构建自上而下的航空领域重大基础研究项目发现过程及机制,分析重大基础研究项目发现所涉及的航空领域专项计划主管部门、航空科研管理部门以及科研人员间的相互关系和功能,并结合某航空科研管理部门进行实例应用。表明基于项目集识别过程梳理和完善了航空领域重大基础研究项目发现过程及机制,强化了航空科研管理部门作用,提升了项目发现有效性。     

月地双基SAR成像的快速后向投影算法研究

为了提高对全球变化的大尺度观测能力,月基对地观测的概念应运而生。由于月基单站合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的双程传播会造成回波信噪比衰减,为此针对月地双基SAR工作模式展开研究。考虑到月、地、星复杂的相对运动为成像带来困难,根据月、地、星的几何关系建立平面直角回波模型。同时考虑到月球和卫星运行轨迹的弯曲性,分析模型误差,推导了精确的回波二维频谱表达式。在此基础上提出了一种基于快速后向投影的SAR成像算法,补偿了方位空变的模型误差,利用频域子孔径成像和频谱融合实现成像算法的快速化。通过分析可知月地双基SAR的理论回波信噪比与地月距离的平方成反比,与月基单站SAR相比有显著提升,最后通过X波段SAR仿真数据验证了文章算法处理月地双基SAR成像问题的效性。