Robust fault detection and optimization for a network of unmanned vehicles with imperfect communication channels

The observer-based robust fault detection and optimization for a network of unmanned vehicles with imperfect communication channels and norm bounded modeling uncertainties are addressed. The network of unmanned vehicles is modeled as a discrete-time uncertain Markovian jump system. Based on the model, a residual generator is constructed and the sufficient condition for the existence of the desired fault detection filter is derived in terms of linear matrix inequality. Furthermore, a time domain optimization approach is proposed to improve the performance of the fault detection system. The problem of detecting small faults can be formulated as an optimization problem and its solution is given. For preventing false alarms, a new adaptive threshold function is established. The combined fault detection and optimization algorithm and the adaptive threshold are then applied to a network of highly maneuverable technology vehicles to illustrate the effective- ness of the orooosed aooroach.     

逆载对管道内汽水两相流临界热流密度的影响

利用旋转平台对逆载作用下矩形通道内汽水两相流临界换热进行了实验研究。通过改变逆载大小、入口流体过冷度、流体质量流速等参数,获得了静止和逆载作用2种状态下矩形管道内汽水两相流临界换热实验数据。实验结果表明,质量流速随着加热时间的增长而减小,进出口压差则反之;临界状态下,质量流速随着逆载、过冷度的增大而减小;进出口压差随着逆载、质量流速的增大而增大,随着过冷度的增大而减小;临界热流密度值随着逆载、质量流速、入口过冷度的增大而增大;其中逆载对临界热流密度的影响最为显著,在逆载从0g~2.5g变换范围内,临界热流密度可提高50%。     

金刚石对霍尔推力器通道壁面抗溅射性能的影响

为了提高霍尔推力器的寿命,提出将放电通道内的氮化硼陶瓷材料换为金刚石的方法,以此来提高推力器的抗溅射性能。文章主要通过研究金刚石对推力器磁场的影响及其二次电子发射特性,分析了以金刚石作为通道壁面的可行性。文章还采用称重法对镀上金刚石的氮化硼陶瓷靶材试件进行离子轰击溅射试验,使用半经验公式求出金刚石的溅射产额与离子入射角度的关系,并应用粒子运动模拟程序预测金刚石壁面通道半径的变化,得到壁面削蚀速度。试验结果表明,金刚石在不同入射角度下的溅射产额比氮化硼陶瓷相对减少75%。壁面轮廓模拟结果表明,金刚石能使通道壁面的削蚀情况得到改善,0.7mm厚的金刚石可以抵抗大约5000~6000h的溅射削蚀,对于提高霍尔推力器的寿命有一定的意义。     

基于最优控制/自抗扰控制的直/气复合控制系统设计研究

为提升控制系统的性能,对直/气复合控制导弹的控制系统设计进行了研究。以俯仰通道为例,用最优控制理论设计了基于状态反馈的导弹俯仰通道控制回路,用线性二次型调节器(LQR)获得控制律。给出了加权矩阵的选取方法:依次调整表征过载偏差、角加速度和角速度的权重,使求出的反馈增益系数满足要求。针对状态反馈控制律无法快速抑制直接力开启带来的干扰问题,用自抗扰控制(ADRC)理论改进了控制器,通过构建状态观测器在线实时估计外界干扰并予以补偿,快速抑制扰动。仿真结果表明:用最优控制/自抗扰控制设计的控制器跟踪速度快,动态过程平稳并具有较强的干扰抑制能力,提高了系统的鲁棒性。     

面向电磁特性测量的毫米波级联雷达系统设计

单芯片毫米波雷达面临着测量维度单一、分辨率低的问题,级联雷达芯片可以获取目标的多维信息,但是给信号采集、存储和处理带来了很大压力。本文设计了高速信号处理板与级联雷达芯片构成一套完整的毫米波多发多收(MIMO)成像系统。该系统为稀疏阵面,采用时分多址(TDMA)模式,使得系统兼具2个维度的高分辨率以及空间分辨能力,并且系统内部采用高速串行计算机扩展总线标准(PCI-Express),外部采用Thunderbolt3接口,均具备很高的通道传输速率,支持对目标区域进行实时成像。使用该系统可以从高分辨成像结果中提取有效的电磁特征,以更好地使用毫米波区分不同电磁特性的目标。最后,采用此系统开展点目标和复杂目标的成像试验,成像结果充分验证了该毫米波雷达可以有效测量不同类型目标的电磁特征,对不同电磁特性的目标具备一定的分辨能力及快速成像能力。     

基于平板波导的双频双极化CTS阵列天线设计研究

针对卫星通信天线轻量化和辐射孔径复用等需求,对双频段双极化连续切向节（Continuous Transverse Stub,CTS）阵列天线进行研究。天线采用正交共口径设计,结合标准波导接口的带通滤波器和独立功分馈电网络实现了高极化隔离度特性;通过对枝节辐射能力控制和天线阵列设计,达到了兼顾增益特性的同时降低旁瓣电平的目的。仿真结果显示：天线分别在18.5～21.2 GHz和27.5～31 GHz两个频段内回波损耗小于-10 dB,旁瓣电平均小于-12 dB,端口隔离度优于80 dB,增益分别为24～27 dBi和25～27 dBi,结构简单,易于加工,剖面高度低,易于运输和共形安装。     

物理层加密及其在空间信息网络防护中的应用

传统的网络安全防护中分层加密只涉及到网络的应用层、传输层、网络层和链路层,而在物理层通常没有密码防护。针对这一问题,在阐述物理层加密基本原理的基础上,给出了信道编码加密、调制加密、扩频加密等三种典型的物理层加密方法,从而为空间信息网络安全防护提供了新的方法和思路。     

航天器地面无线测试链路中断现象分析

文章对航天器地面无线测试中微多普勒频移引起测试链路中断的现象进行了研究。首先着重分析了微多普勒频移对无线测试条件下接收信号幅度和频率的影响机理,指出微小的多普勒频移就能使得接收信号产生畸变,引发测试链路中断;然后,提出采用天线分集技术来改善微多普勒环境下无线测试链路的传输质量;最后,通过计算机仿真验证了微多普勒频移对无线测试信号的影响。     

导弹远距离计算机通信网的设计与实现

提出了一种可进行双向通信的双环结构 ,研究设计了测试发控系统进行远程通信的硬件接口方式 ,解决了RS 2 32接口不能进行远距离通信的问题。软件设计采用模块化程序设计思想 ,利用软件跟踪技术对软件进行优化处理和软件潜在陷阱的清除 ,实现了复杂系统之间命令和数据的可靠传输。