Suppressing nonlinear aeroelastic response of laminated composite panels in supersonic airflows using a nonlinear energy sink

This paper proposes using a Nonlinear Energy Sink (NES) to suppress the nonlinear aeroelastic response of laminated composite panels in supersonic airflows. Relevant aeroelastic equations are established using Hamilton’s principle and a finite element approach, drawing upon Von Karman’s large deflection theory and first order piston theory. The idea of the NES suppression region is proposed and the effects of NES parameters on the NES suppression region are studied in detail. The results show that the nonlinear aeroelastic responses of the panel can be completely suppressed by the Transient Resonance Capture (TRC); the appropriate NES parameter values can increase the critical dynamic pressure for flutter and suppress the nonlinear aeroelastic response effectively. Increasing the mass ratio of the NES can improve the NES suppression region; the nonlinear stiffness coefficient and damping of the NES within a specific range can suppress the nonlinear aeroelastic response. The most effective installation position for a NES is in a specific region behind the center-line of the panel in the direction of the airflow.     

基于直接升力与动态逆的舰尾流抑制方法

在复杂的作战和着舰环境下,舰尾气流扰动是着舰误差的最主要来源之一。如果在着舰下滑阶段利用直接升力控制（DLC）的快速性和解耦性能力,可以极大地减轻飞行员着舰操纵负担并且提高着舰最后阶段对舰尾流的抑制能力。从航迹调节和姿态稳定的解耦角度出发,提出在非线性动态逆（NDI）控制框架下实现基于直接升力的着舰控制律方法,并通过建立含有舰尾流扰动的E-2C全量飞机仿真模型进行验证。结果表明：在非线性动态逆控制中引入直接升力的舰载机着舰控制律,可以实现在着舰下滑阶段姿态稳定的同时,通过直接升力快速解耦调节航迹误差,并且在引入舰尾流干扰的情况下,具有快速修正下滑倾角误差、抑制舰尾流干扰的能力,最终达到显著提高着舰精度的效果。     

空间非合作航天器抓捕后姿态抗干扰控制

针对空间非合作航天器抓捕后存在未知不确定惯性参数的柔性组合体姿态稳定控制问题,基于中间状态观测器设计方法提出了一种新的姿态稳定抗干扰控制方法,同时考虑了诸多扰动及控制输入受限问题。研究结果表明,传统的姿态稳定控制方法需要已知柔性航天器惯性参数信息及状态信息,上述信息未知情况下会使姿态难以高精度稳定控制,且容易导致控制输入不满足受限要求。针对该问题,考虑控制输入幅值及变化率受限前提,提出了一种基于中间状态观测器的抗干扰控制方法,通过引入辅助变量构造新型中间状态观测器,同时估计组合体状态信息及综合干扰,设计出了一种新的组合体姿态稳定抗干扰控制器。通过Lyapunov稳定性分析方法证明了所设计的控制器能够保证闭环系统的全局渐近稳定性。相比于已有的混合H₂/H_∞控制器,所提出的抗干扰控制器在应用时不需要柔性组合体的姿态及模态信息,并且也不需要惯性参数的辨识过程。最后,通过给定参数进行仿真对比,进一步验证了所设计控制器的有效性和优越性。     

空间机械臂关节故障引起速度突变的抑制

针对空间机械臂关节发生故障后的末端速度突变问题,提出一种基于退化雅克比矩阵的突变抑制方法。首先利用旋量理论建立空间机械臂的通用运动学模型,然后通过重构数学模型和调整控制模型与运行参数,引入补偿项,实现模型重构和在线调整中的平滑特性。并且开展了机械臂正常运行、故障运行和故障后抑制运行这三种工况下的控制仿真。结果表明,此方法对于实现单关节故障状态下机械臂末端速度突变抑制是有效的,对提高任务完成的连续性能力和降低故障影响具有重要的在轨应用意义。     

基于局部均值差分的红外小目标图像背景抑制算法

复杂背景条件下红外小目标检测是提高红外武器系统探测距离的有效措施之一。针对小目标的特点提出了一种基于局部均值差分的红外小目标图像背景抑制算法。首先,通过优化的高通滤波进行初始背景抑制;然后,在分析小目标与背景像素差异的基础上检测目标潜在区域;最后,通过局部分割和特征分析实现抑制背景并增强目标。仿真结果表明,对于复杂地物及云层背景的红外图像,所提算法在提高目标信噪比及对比度方面均有较强的稳定性。     

空域数据重排的后多普勒自适应处理方法

传统的后多普勒自适应处理方法,如因子法(FA)和扩展因子法(EFA)虽然能大大降低自适应处理时的运算量和独立同分布样本的需求量,但由于实际中均匀训练样本数目的限制,当天线阵元数进一步增大时,FA和EFA抑制杂波和检测动目标的能力会显著恶化。针对这一问题,提出了一种空域数据重排的后多普勒自适应处理方法。该方法将多普勒滤波后的空域数据重排为一行列数相近的矩阵,空域滤波器权系数也表示成可分离的形式,从而得到一双二次代价函数,利用循环迭代的思想求解权系数。实验表明该方法具有快速收敛,所需训练样本少的优点,尤其在大阵列、小样本条件下该方法抑制杂波的性能明显优于FA和EFA。     

Recent advances in precision measurement & pointing control of spacecraft

There exists an increasing need for precision measurement & pointing control and extreme motion stability for current and future space systems, e.g., Ultra-Performance Spacecraft (UPS). Some notable technologies of realizing Ultra-Pointing (UP) ability have been developed particularly for Ultra-accuracy Ultra-stability Ultra-agility (3U) spacecraft over recent decades. Usually, Multilevel Compound Pointing Control Techniques (MCPCTs) are deployed in aerospace engineering, especially in astronomical observation satellites and Earth observation satellites. Modern controllers and/or algorithms, which are a key factor of MCPCTs for 3U spacecraft, especially the jitter phenomena that commonly exist in a UPS Pointing Control System (PCS), have also been effectively used in some UP spacecraft for a number of years. Micro-vibration suppression approaches, however, are often proposed to deal with low-level mechanical vibration or disturbance in the microgravity environment that is common for UPS. This latter approach potentially is one of the most practical UP techniques for 3U tasks. Some emerging advanced Disturbance-Free Payload (DFP) satellites that exploit the benefits of non-contact actuators have also been reported in the literature. This represents an interesting and highly promising approach for solving some challenging problems in the area. This paper serves as a state-of-the-art review of UP technologies and/or methods which have been developed, mainly over the last decade, specifically for or potentially could be used for 3U spacecraft pointing control. The problems discussed in this paper are of reference significance to UPS and millisecond optical sensors, which are involved in Gaofeng Project, deep space exploration, manned space flight, and gravitational wave detection.     

马刺狭孔用于Wilkinson功分器高次谐波抑制的研究

文章提出了一种新型的非对称马刺狭孔结构,该结构具有可调控的双带隙特性,并提出基于LCR谐振器的该马刺狭孔的等效电路模型,建立了通过电磁仿真结果提取其电路参数的方程。采用RBF神经网络建模来辅助设计双带隙马刺狭孔,将该马刺狭孔用于Wilkinson功分器高次谐波的研究。实验结果证明,Wilkinson功分器的二次谐波和三次谐波分别降低27dB和34dB。该功分器在3．8GHz处反射系数为-3．5dB±0．3dB,在3．12GHz时为-3．7dB。     

基于天线方向图优化设计的星载双基地SAR模糊抑制方法

由于小卫星接收天线面积受限，星载双基地SAR图像的模糊比与传统大卫星SAR相比有较大幅度的提高。在研究了星载双基地SAR模糊特殊性的基础上，利用模糊功率在发射天线方向上强度分布的先验信息，以本文定义的信号模糊噪声比（SANR）为优化目标，推导出最优天线阵权矢量。用实际卫星参数进行了仿真，结果表明基于最优天线阵权矢量的天线方向图可有效地抑制模糊功率，改善总模糊比最多可达15dB。     

控制受限的挠性航天器姿态机动自适应变结构输出反馈控制

针对挠性航天器飞轮输出力矩受限情况下的姿态机动问题，提出了一种仅利用输出信息的自适应变结构输出反馈控制方法。在基于非线性和低阶模态的动力学模型基础上，给出了滑模存在条件以及自适应变结构输出反馈控制器设计的方法，并采用Lyapunov方法分析了滑动模态的存在性及稳定性。最后，将本文提出的控制方法应用于挠性航天器的姿态机动控制，并与传统的控制方法进行比较。数值仿真研究：在反作用飞轮的控制受限条件下，完成姿态机动的同时，有效地抑制挠性附件的振动；此方法具有设计简单、易于实现和鲁棒性好等特点。