六轴联动电火花加工电极的动态规划

本文提出了一种加工复杂构型的整体涡轮通道的创新思路，首先依据求解最优控制理论的现代变分法建立了电极成形运动的变分模型，根据动态规划原理提出了这一类变分问题的数值解法，并运用实例验证了所提出的这一创新思想的可行性及有效性。     

非线性广义简约梯度法在A320A检执行计划调优中的应用

飞机维修执行计划调优可以有效降低航空公司维修成本。本文介绍了一种简化的基于总输出维修工时最小化的非线性规划模型,并分析其在A320系列飞机A检执行计划调优过程中的应用和效果。     

面向飞机表面喷涂的多层次控制程序结构

 为实现飞机外表面的机器人自动化喷涂,根据飞机外表面的几何特征,提出了飞机表面喷涂轨迹的规划方案和自动化喷涂作业的定位方法。根据该方法制订了多层次的喷涂控制程序结构,包括主逻辑层、控制程序层、辅助功能层3个层次。主逻辑层负责整个程序体系运行的调度,即调用控制程序层和辅助功能层中的功能模块;控制程序层包含飞机表面的分区及相应的喷涂控制程序模块;辅助功能层包括喷涂工艺参数、运动参数、系统默认参数等内容。为快速生成多层次喷涂程序体系,提出了面向飞机外表面喷涂的离线编程技术方案。以飞机模型表面喷涂为例,验证了方法的有效性和可维护性。     

基于整数规划的终端区空域扇区划分研究

扇区划分是终端区空域规划的研究内容之一,划分后能覆盖不均匀的交通分布,缓解需求与容量的不平衡,从而提高空域系统的运行效率。将终端区扇区划分作为一个整数规划问题,在约束条件中考虑了间隔规则、飞行路径需求和机场跑道结构的几何约束等,根据最优解来生成终端区扇区。以某终端区算例,验证了整数规划模型的可行性。     

Scheduling algorithms for rapid imaging using agile Cubesat constellations

Distributed Space Missions such as formation flight and constellations, are being recognized as important Earth Observation solutions to increase measurement samples over space and time. Cubesats are increasing in size (27U, ～40?kg in development) with increasing capabilities to host imager payloads. Given the precise attitude control systems emerging in the commercial market, Cubesats now have the ability to slew and capture images within short notice. We propose a modular framework that combines orbital mechanics, attitude control and scheduling optimization to plan the time-varying, full-body orientation of agile Cubesats in a constellation such that they maximize the number of observed images and observation time, within the constraints of Cubesat hardware specifications. The attitude control strategy combines bang-bang and PD control, with constraints such as power consumption, response time, and stability factored into the optimality computations and a possible extension to PID control to account for disturbances. Schedule optimization is performed using dynamic programming with two levels of heuristics, verified and improved upon using mixed integer linear programming. The automated scheduler is expected to run on ground station resources and the resultant schedules uplinked to the satellites for execution, however it can be adapted for onboard scheduling, contingent on Cubesat hardware and software upgrades. The framework is generalizable over small steerable spacecraft, sensor specifications, imaging objectives and regions of interest, and is demonstrated using multiple 20?kg satellites in Low Earth Orbit for two case studies – rapid imaging of Landsat’s land and coastal images and extended imaging of global, warm water coral reefs. The proposed algorithm captures up to 161% more Landsat images than nadir-pointing sensors with the same field of view, on a 2-satellite constellation over a 12-h simulation. Integer programming was able to verify that optimality of the dynamic programming solution for single satellites was within 10%, and find up to 5% more optimal solutions. The optimality gap for constellations was found to be 22% at worst, but the dynamic programming schedules were found at nearly four orders of magnitude better computational speed than integer programming. The algorithm can include cloud cover predictions, ground downlink windows or any other spatial, temporal or angular constraints into the orbital module and be integrated into planning tools for agile constellations.     

基于网格自适应的飞行器防热材料热传导系数辨识

为准确辨识高超声速飞行器防热材料热传导系数，构造了针对热传导偏微分方程系统的约束泛函极值问题，基于表征多项式逼近性能的Weierstrass定理，采用Lagrange多项式对热传导系数进行参数化建模，进而将无穷维的约束泛函极值问题转化为有限维的非线性规划问题，再利用基于动态优化方程的优化方法将此非线性规划问题转化为常微分方程初值问题进行求解。为从较有限的测量数据中准确地“学习”热传导系数，建立采用“过拟合”判别准则的网格自适应迭代算法改善辨识精度。研究表明本文采用的辨识策略与优化方法有效，辨识结果可以较准确地反映材料热传导系数的变化规律。     

MPI和Pthread混合编程在NCS算法中的设计和实现

根据星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）实时和准实时成像的需求,论文设计和实现了一种混合编程模式的非线性CS（Nonlinear Chirp Scaling, NCS）成像算法。此方法基于SMP（Symmetric Multiprocessing）集群系统,利用MPI（Message Passing Interface）和Pthread混合编程,实现了多进程和多线程的两级流水线并行成像处理。通过在HP刀片系统上的实验验证和结果分析,这种混合编程的流水线NCS并行成像算法既能较好适应前端系统传输一景原始回波数据时间不小于8s的情况,又能较好适应大规模原始回波数据堆积并且等待处理的情况。     

强激光对靶材烧蚀效应的数值模拟研究

强激光烧蚀是一个复杂的物理化学过程,包括质量迁移、相变、运动边界等诸多复杂因素。如果靶为复合材料,烧蚀机理更加复杂,而且很难找到共性规律,这对数值计算方法提出了较高的要求。文章介绍了强激光烧蚀的理论基础、烧蚀模型以及对强激光烧蚀进行数值模拟的无网格方法（光滑粒子动力学方法,即SPH方法）。采用了SPH方法对典型靶的激光烧蚀进行了数值模拟,并给出了单层铝靶和环氧树脂/铝双层靶在激光辐照下的烧蚀形貌与温度场。计算结果表明,在不同材料的交界面,烧蚀将沿径向发展。     

民用机场快速出口滑行道位置优化

位置合理的快速出口滑行道可有效提高跑道容量。通过提出候选出口最优位置假设,证明了跑道快速出口位置是一个候选最优位置的自然有限集。介绍了不同机型跑道占有时间的计算方法,并以最小加权跑道占用时间为目标函数．建立了确定最优出口位置的数学模型。并针对该模型提出了基于时间多项式的动态规划算法,给出了快速出口滑行道的定位计算方法。以大连机场为例,计算得到了该机场快速出口滑行道的合理数量与位置.     

航天器近距离视觉制导自主机动轨道优化

研究具有视觉导引路径约束的航天器近距离机动轨道优化数值计算问题。首先,给出了带路径约束的椭圆参考轨道航天器近距离轨道机动最优化问题数学模型。利用高斯伪谱法将上述最优化问题转化为非线性规划问题,优化参数为配点上的状态量和控制量。然后,利用MATLAB的SNOPT软件包对非线性规划问题进行求解。最后通过数值仿真验证了方法的有效性和鲁棒性。