攻击角约束的拦截弹制导控制一体化设计

针对拦截弹的攻击角约束制导问题,提出了一种基于反演滑模和扩张状态观测器(ESO)的制导控制一体化(IGC)设计方法。首先,基于弹目相对运动方程和拦截弹的非线性动力学方程,建立了拦截弹IGC模型,设计了ESO估计目标加速度和自动驾驶仪回路的干扰;在此基础上,基于干扰估计值和反演滑模方法,设计了IGC算法获取虚拟控制力矩,同时基于李雅普诺夫理论分析了闭环系统的稳定性;然后,利用动态控制分配技术将所获取的期望控制力矩分配到实际执行机构;最后,通过仿真结果验证了所设计的IGC+ESO算法的有效性。     

航天器交会对接模拟系统逼近过程自抗扰控制

航天器交会对接地面模拟系统用于研究航天器交会对接过程的动力学、导航与控制等方面的相关问题。模拟器通过气浮轴承悬浮在大理石平台上来模拟太空的无摩擦微重力环境。通常情况下要保证大理石平台足够水平,由于实际平台不可能完全水平,模拟器的重力分量会使模拟器产生下滑现象,这种现象对大型地面模拟器设备尤为严重。针对模拟器的逼近过程设计了轨迹规划。为了减小测量信号噪声的影响,采用跟踪微分器(TD)对整个逼近过程中的测量信号进行滤波。针对逼近过程中模拟器存在下滑力等干扰问题设计控制器,通过扩张状态观测器(ESO)实时估计干扰量,进而对干扰量进行补偿。对模拟器冷喷气推力系统制定了推力器分配策略,采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现对推力的近似等效。提出的控制方法应用于航天器交会对接地面模拟系统,实验结果表明所提出的控制方法能有效消除下滑力等干扰的影响。     

面向GMTI任务的系绳式InSAR系统展开研究

研究了短绳系式合成孔径雷达干涉技术（InSAR）系统面向地面动目标检测（GMTI）任务时的展开问题。使用系统的三维动力学模型,首先分析系统在平衡位置附近的稳定性,确定系统执行GMTI任务时面临的问题。结合GMTI任务需求确定系统短系绳情况时的展开方式,使用粒子群算法对系统初始分离速度和方向进行优选,使系统在展开结束时恰好摆动到水平方向。在展开完成后对系统施加阻尼控制和喷气控制,使系统长期处于水平方向附近,以获取期望顺轨基线,最后通过数值仿真验证。结果表明：考虑展开机构静摩擦力时,在优选的初始状态下无控展开,系统能够到达目标位置,且在稳定控制下能够长期保持顺轨基线大于99.6 m。     

一种基于拟合目标函数随动系统的建模与仿真

随动系统主要用于跟踪空中飞行目标,目标的方位可以由水平方位角和高低角度确定,由于水平角和高低角随时间变化的函数往往很复杂,在求控制系统的稳态误差时,难以对目标输入函数进行拉普拉斯变换;采用一种用曲线来拟合逼近目标函数的方法,达到了很好的效果;进而根据系统精度要求可以确定控制系统的放大增益。通过对随动系统的控制和分析,建立控制系统的数学模型,得到随动系统跟随目标函数的响应曲线;随动系统要求有很好的稳定性和很高的精度,采用了一种滞后-引前的校正方法,用MATLAB仿真模拟,并进行时域和频域的综合分析,得到了理想的仿真结果。     

基于离线状态监测的复杂装备预知维修决策及优化

基于免疫粒子群优化算法,对可进行离线状态监测故障呈现渐发特性的复杂装备预知维修决策问题进行了研究。分析了维修决策的必备条件,包括研究对象的前提假设、决策内容、剩余维修时间预测以及维修相关费用;将复杂装备维修决策问题转化为带有约束条件的目标函数求最小解的问题,并构建了数学模型;运用结合粒子群优化算法明确方向性搜索和免疫系统多样性保持能力优势的免疫粒子群算法,对模型进行求解;通过某航空机电设备的实例应用验证,该方法可以有效地解决复杂装备预知维修决策的问题,结果与实际情况基本一致。     

基于最近邻的协同定位模型研究

协同定位是多平台编队中的关键问题之一,是实现无人机、舰艇编队等定位控制的基础.从信息融合的角度研究了编队协同中的导航定位问题,提出了一种新的协同定位算法.推导了二维情况下,基于最近邻准则确定伪测量和相伴误差协方差矩阵的模型.仿真分析表明,该算法可以稳定地完成己平台运动要素的估计.     

状态变量有源RC滤波器最大动态范围的研究

高阶有源RC滤波器存在着多种实现方法，而级联实现法在工程上得到广泛应用，因为级联滤波器的设计和调整相当方便。然而，在级联滤波器中．一个更关键的指标是它的动态范围。获得好的动态范围是指两个层面的问题：(1)确保级联内部信号电平不会对各运放产生过激励；(2)确保带内信号电平不会小到被噪声淹没。为了解决上述问题，在详细讨论了包括双二次型在内的状态变量有源RC滤波器最大动态范围的实现问题的基础上给出了实用的设计公式。     

柔性对涡街中细丝运动状态的影响

在涡街中,细丝的运动状态和其推进性能是密切相关的,研究柔性对涡街中细丝运动状态的影响,可以为柔性飞行器在编队飞行时的柔性设计提供参考。给出三种不同的细丝柔性分布模式,通过浸入边界法,探究在不同涡街中(卡门涡街和反卡门涡街)柔性对细丝运动状态的影响,并总结细丝运动状态随柔性的变化规律。结果表明:当细丝柔性发生改变时,细丝运动状态也会发生变化,由绕核运动转变为在涡街一侧运动,或者由后者转变为前者,并且细丝运动状态随柔性的变化规律受竖直方向上诱导速度和涡向下游传输速度的共同影响。     

舰载机维修保障力量需求研究

战备完好率是舰载机最重要的军事效能指标之一,维修保障力量是维持和恢复舰载机战备完好率、保证舰载机持续作战能力的关键。基于飞机状态转移过程,根据维修组与待维修飞机的数量关系,构建了不同状态飞机数量动态变化的数学模型,讨论了不同的维修保障能力下平均完好飞机数量变化情况,并根据战备完好率指标分析了维修保障力量需求情况。仿真结果显示,模型能够较为清晰地表达出维修保障力量变化对舰载机战备完好率的影响,对于舰载机维修保障力量的部署有实际的参考价值。     

一种航空发动机全状态性能模型

采用基于脊背特性的压气机和涡轮部件性能的参数表示方法建立了航空燃气涡轮发动机全状态性能仿真计算模型.使用该模型对某单轴涡喷发动机的地面节流特性进行了计算模拟,并且与传统的发动机性能模型的计算结果进行了对比.结果表明:主要截面参数的平均相对误差不超过07%,说明该模型在慢车以上转速与传统模型具有相同的计算精度.使用该模型同时对该单轴涡喷发动机的空中风车状态、地面起动加速的全过程、以及减速全过程进行了数值模拟,验证了该模型的全状态性能仿真能力,计算结果定性地符合发动机在各个不同工作状态的物理特征及变化趋势.