Robust fault-tolerant saturated control for spacecraft proximity operations with actuator saturation and faults

In this paper, the motion control problem of autonomous spacecraft rendezvous and docking with a tumbling target in the presence of unknown model parameters, external disturbances, actuator saturation and faults is investigated. Firstly, a nonlinear six degree-of-freedom dynamics model is established to describe the relative motion of the chaser spacecraft with respect to the tumbling target. Subsequently, a robust fault-tolerant saturated control strategy with no precise knowledge of model parameters and external disturbances is proposed by combining the sliding mode control technique with an adaptive methodology. Then, within the Lyapunov framework, it is proved that the designed robust fault-tolerant controller can guarantee the relative position and attitude errors converge into small regions containing the origin. Finally, numerical simulations are performed to demonstrate the effectiveness and robustness of the proposed control strategy.     

固体燃料冲压发动机内流物性参数自动计算

通常固体燃料冲压发动机内流流动过程的模拟计算中,热力参数及输运系数都视作常数, 实际上, 它们随当地温度、组分等的改变而在发生变化。为确定热力参数和输运系数在各个截面上的变化规律, 研究了热力组分的平衡算法, 提供了简单实用的计算模型。计算结果显示, 把物性参数视作常数会带来较大误差, 说明了考虑物性参数在各个截面上的变化是非常必要的     

某种叉流板翅式热交换器动态性能的计算

对某型飞机上应用的一种叉流板翅式热交换器的动态性能进行了计算研究,分别用数值计算方法和参数集中方法进行了计算,给出了计算比较的结果.结果表明,这2种方法计算所得的结果很接近,但是参数集中法计算程序更为简结,适合用于系统模拟的情况.      

高冲击试验测试装置及校准技术研究

研制出Hopkinson杆（霍普金森杆）高冲击加载装置,搭建起高冲击测试校准系统,基于LabVIEW和Matlab软件开发环境,编写系统控制程序,数据分析与处理程序,以高冲击MEMS加速度传感器为被测对象,开展冲击测试与校准技术研究,解算出传感器冲击灵敏度和频率响应指标。试验结果表明：利用该试验测试装置对冲击传感器进行测试校准,满足传感器主要静态指标测试要求;对传感器频响指标进行测试校准,得到传感器幅频特性和相频特性曲线,满足传感器动态特性测试要求。该Hopkinson杆冲击试验测试校准装置及测控系统能够实现冲击加速度传感器主要静态特性和动态特特指标的测试校准要求,平均灵敏度为0.657 548 μV/g,不确定度优于4%,幅值线性度偏差≤±5%的工作频带为12.5 kHz。本研究对高冲击试验测试的应用提供一定借鉴和参考。     

基于光载波携能的制导武器无线携能通信研究

制导武器和发射装置之间通常采用有线接触式数据通信和供电方式,为了适应未来快速装填、抗饱和攻击的需要,应加强对无线携能通信方式的关注。当前无线携能通信广泛采用了基于无线耦合的数据传输技术,但这在日益复杂的强电磁作战环境下易受干扰。针对强电磁环境下的可靠无线通信和传能需求,提出了一种基于光载波携能的无线发射数据通信系统。该系统利用可见光、红外光不易受电磁波干扰的特点,采用光载波调制、传输和解调技术,实现了制导武器和发射装置之间的可靠无线携能通信,弥补了传统无线携能通信在强电磁环境下易受干扰的不足,可应用于强电磁环境下的无线发射场景。     

舰载雷伞系统落点误差修正方法

为了修正舰船运动和海风引起的落点误差,首先建立了雷伞系统各阶段动力学模型并进行了编程计算,通过与试验结果的对比验证了动力学模型的准确性。之后,将发射方向和分离时间作为控制量,基于泰勒级数理论推导了落点误差与控制量之间的关系,提出了一种新的雷伞系统落点误差的修正方法。通过算例验证,该方法所得到的控制参数能够有效地修正雷伞系统的落点误差。同时,针对典型工况开展了本文方法与改进的多目标粒子群轨迹优化算法的对比研究,发现本文方法比改进的多目标粒子群优化算法拥有更快的收敛速度、更高的收敛精度和更少的计算消耗,可以对由舰船运动和海风引起的雷伞系统落点误差进行实时准确地修正,从而提高舰船发射布雷的精度。     

双工位自锁电磁铁的设计与仿真

根据某型发动机系统要求,亟需研制一种具有双工位自锁功能的电磁阀以确保发动机断电时仍能正常工作。核心组件电磁铁作为自锁电磁阀最重要的部件,直接影响整个阀门的可靠性。以往型号发动机中双工位自锁电磁铁应用较少,在设计计算与仿真研究方面稍显不足,工程指导性有待加强。阐述了一种双工位自锁电磁铁工作原理,介绍了磁路设计与计算方法,使用有限元软件对电磁铁进行仿真计算,相关测试验证了设计的准确性。通过对电磁铁性能特性进行仿真研究,得到了外部参数对其影响规律。即衔铁工作气隙增大将导致吸力减小,驱动电压增大可使电磁铁动作响应时间减少、触发电流和电流储备系数增加,作动裕度有所提高。由此得到了一种具有工程指导意义的双工位自锁电磁铁设计方法。当前该方案电磁铁已用于某型液体火箭发动机中,并通过多次地面热试车考核。     

基于ITD和STD的液体火箭发动机模态参数辨识方法

在液体火箭发动机模态参数辨识领域,频域法仍是模态分析的主流方法,但该方法存在诸如功率泄露、频率混叠和离线分析等不足。本研究将基于时域识别的ITD法和STD法应用到液体火箭发动机模态参数辨识领域。由于这两种算法的基础是线性系统,利用Hilbert变换的方法,验证该发动机具有线性系统特征。与频域法对比的结果表明,该方法具有较高识别精度,且只使用实测响应信号,使用设备简单,因而可以在线分析,为发动机在工作环境下的参数识别奠定了基础。     

一种平稳加速条件下电磁轨道发射系统射前电源时序快速计算方法

针对电磁轨道发射系统打击目标时的快速反应要求,提出了一种平稳加速条件下电磁轨道发射系统射前电源时序快速计算方法。首先,根据电磁轨道发射系统的高电压、大电流、强载荷的工作特点,分析了系统平稳加速条件,提出了一种平稳加速的实现方法;然后,建立了电磁轨道发射系统平稳加速下的抛体出口速度与电源模块放电时序间模型,包括关系数据表构造、响应面模型建立及检验,在此基础上给出了射前电源时序的确定方法;最后,将该方法用于某电磁轨道发射系统电源时序的求解中。结果表明,该方法大大减少了计算时间,而且能够保证发射过程保持平稳,展示了该方法的有效性。     

QCr0.8铜合金动态力学性能研究

通过准静态单向拉伸试验和霍普金森拉杆试验,对QCr0.8铜合金的动态力学性能进行了研究,得到了材料高速率下变形行为的Johnson-Cook材料模型,为开展QCr0.8铜合金产品电磁成形工艺研究打下基础.