Improving orbit prediction accuracy through supervised machine learning

Due to the lack of information such as the space environment condition and resident space objects’ (RSOs’) body characteristics, current orbit predictions that are solely grounded on physics-based models may fail to achieve required accuracy for collision avoidance and have led to satellite collisions already. This paper presents a methodology to predict RSOs’ trajectories with higher accuracy than that of the current methods. Inspired by the machine learning (ML) theory through which the models are learned based on large amounts of observed data and the prediction is conducted without explicitly modeling space objects and space environment, the proposed ML approach integrates physics-based orbit prediction algorithms with a learning-based process that focuses on reducing the prediction errors. Using a simulation-based space catalog environment as the test bed, the paper demonstrates three types of generalization capability for the proposed ML approach: (1) the ML model can be used to improve the same RSO’s orbit information that is not available during the learning process but shares the same time interval as the training data; (2) the ML model can be used to improve predictions of the same RSO at future epochs; and (3) the ML model based on a RSO can be applied to other RSOs that share some common features.     

气象卫星可靠性预测探讨

随着航天事业的迅速发展,航天产品的质量可靠性要求越来越高。航天产品的可靠性预测是一项既重要又复杂的工作。设计方案一旦确定,首先应进行可靠性预测。因此卫星研制中的可靠性预测是方案阶段的一个不可忽视的重要环节。本文以风云一号气象卫星为例,就整星中电子产品可靠性预测进行探讨。     

基于改进回溯法的直升机机载航炮可攻击区研究

针对机载航炮可攻击区求解问题,提出改进回溯法并应用其进行机载航炮可攻击区的研究。首先,根据直升机机载航炮攻击区的定义,综合考虑直升机和机载航炮的数学模型,基于最小二乘法预测目标轨迹,并针对空对地目标打击问题建立瞄准命中方程。然后,考虑武装直升机和航炮的约束条件,将可攻击区求解问题转化为空间树优化问题,引入剪枝函数和搜索优先级函数,提出改进回溯法对机载航炮可攻击区边界进行求解,略去了可攻击区内部冗余节点的搜索,提高了攻击区搜索效率。最后,通过仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

预报误差法在伺服系统时域辨识中的应用与实现

介绍了系统辨识中的预报误差法的基本原理,设计了一种简洁通用的软硬件辨识平台。成功地应用预报误差的辨识方法对一个实际的中功率雷达伺服系统实现了时域辨识,得到了该伺服系统比较准确的模型。将辨识结果与一般最小二乘法的辨识结果进行了比较,发现此辨识方法在抑制噪声方面有很大的改进。     

磁悬浮反作用飞轮无刷直流电机转矩脉动抑制策略

无磁链反馈直接转矩控制（DTC）因转矩响应速度快,为小电感磁悬浮反作用飞轮（MSRF）无刷直流电机（BLDCM）的转矩脉动抑制提供了可能,但其bang-bang控制器使电机转矩脉动较大。为解决此问题,对影响转矩脉动的换相和非导通相续流过程进行了数学建模,并得出电机转矩与绕组电流的关系,提出一种基于转矩预测的转矩控制方法,能够有效减小转矩脉动,并证明了所提策略的稳定性和鲁棒性。在采用滑模观测器（SMO）进行反电动势估计时,提出一种新的带有参数的光滑连续函数替换符号函数,有效地抑制了滑模观测器的抖振现象。仿真和实验结果表明,所提出的基于改进滑模观测器和转矩预测的改进转矩控制方法相对于传统直接转矩控制能够更好地抑制转矩脉动,而且转矩响应速度基本不变。      

远程自主交会改进制导算法

给出了一种适用于中、远程自主交会的改进制导算法。建立了交会两飞行器的相 对运动动力学模型;给出了可用于获取主、被动飞行器在惯性空间信息的轨道预报算法,并 且本预报算法是基于轨道要素描述的,同时考虑了J2项引力摄动,具有较高精度 。最后建立了用于优化制导指令速度的优化算法,和优化制导时间的燃料最优目标函数,优 化后的指令速度可使主动飞行器更精确地到达预定交会点。给出的数值仿真算例显示, 对于中、远程交会任务,单纯的C|W制导算法所带来的终端误差较大,而改进的交会制导 算法可以十分明显地提高远程自主交会的制导精度。     

锂离子电池快速寿命评价技术与方法

随着锂离子电池寿命特性的提升,以及电力储能、电动汽车和航空航天等应用领域对长期运行可靠性的需求,迫切需要在较短时间内完成锂离子电池的高精度全周期寿命评价。近年来,针对锂离子电池剩余寿命的研究较多,但对以锂离子电池寿命特性验证与鉴定为目的的快速寿命评价技术和方法缺乏系统梳理。本文分析了锂离子电池寿命评价的快速、高精度、强适用性等特点,归纳了锂离子电池寿命预测的通用技术和加速寿命试验设计流程,总结了4种可操作性强的快速寿命评价方法实例,为锂离子电池设计、制造和应用提供参考和借鉴。     

电离层参数行为的相轨道表示及其新的预测模型

以不同时间尺度的电离层参数时间序列重构的相轨道,表征了该参数的复杂行为,并由此提出了参量预测的相空间相似及回归模型。两模型用于海口(20°2'N,102°20'E)f₀F₂和M(3000)F₂的预测,取得了满意的结果。     

熔模精铸件凝固过程温度场的数值模拟

根据熔模精密铸造过程的传热特点,通过对铸型/环境边界及冒口/环境边界进行自然对流和辐射传热处理,改进了原有数值模拟系统,实现了对熔模铸造凝固过程温度场的数值模拟.对采用4种不同铸造工艺方案的阀体铸件凝固过程进行了数值模拟及缺陷预测,获得了与试验相一致的模拟结果.根据数值模拟结果,确定了进行批生产的铸造工艺方案.     

直升机行星架疲劳裂纹扩展寿命预测

直升机行星齿轮保持架（简称行星架）是传动系统的重要部件,其可靠性对于直升机的飞行安全至关重要。行星架疲劳裂纹故障的发生、发展受多种因素影响,其故障诊断和寿命预测都有难度。为准确预测行星架疲劳裂纹寿命,研究了其裂纹故障发生、发展规律,提出了基于对数线性的方法,将裂纹扩展过程离散化处理,采用Paris公式,定量描述裂纹扩展速率,结合Miner准则,累积其疲劳损伤过程,最终得到随裂纹长度变化的行星架剩余使用寿命数值。利用有限元软件ANSYS Workbench的疲劳寿命模块对计算得到的数值结果进行了仿真对比,验证了方法的精确性和有效性。