采用终端滑模控制实现交会对接逼近段姿态跟踪

针对交会对接逼近段追踪器的姿态控制问题,采用反馈线性化理论推导了非线性姿态动力学方程的相变量模型.基于导出的姿控模型,引入模型误差和随机噪声,结合终端滑模控制理论,给出了能够在有限时间内完成姿态跟踪,并使状态跟踪误差收敛的控制律的设计方法.对具有扰动项的系统,仿真结果仍能满足交会任务对时间的要求,且姿态角跟踪误差趋于0,说明控制律对相变量系统的姿态跟踪控制具有较好的鲁棒性.     

基于循环追踪算法的编队航天器交会控制

采用循环追踪算法解决编队航天器交会控制问题。建立并推导了线性循环追踪算法和非线性循环追踪算法数学模型,提出了绕飞平面采用循环追踪控制,绕飞平面法向采用比例微分进行振动抑制的编队交会控制律。基于脉冲推力方式,对绕飞平面分别采用线性和非线性循环追踪的三航天器编队交会控制问题进行了仿真分析。仿真结果表明,提出的基于循环追踪的控制方式可满足编队航天器交会控制要求,航天器按顺时针运行轨迹交会于初始位置决定的参考中心,三航天器间相对距离、相对运动速度变化趋势基本一致,速度增量消耗较小,为航天器编队构形控制研究提供有益参考。     

针对突发威胁的无人机多机协同路径规划的方法

在无人机多机协同路径规划中,采用V orono i图方法,引入协同变量和协同函数,产生关于已知威胁的路径,使各架无人机能够同时到达目标。在此基础上,利用集合点规划状态图,针对作战过程中的突发威胁实时进行路径规划,从而得到各架飞机的几何路径。仿真结果表明集合点规划状态图的使用对于无人机多机协同路径规划中的突发威胁问题的求解是有效的。     

Rendezvous search when marks are left at the starting points

Leaving marks at the starting points in a rendezvous search problem may provide the players with important information. Many of the standard rendezvous search problems are investigated under this new framework which we call markstart rendezvous search. Somewhat surprisingly, the relative difficulties of analysing problems in the two scenarios differ from problem to problem. Symmetric rendezvous on the line seems to be more tractable in the new setting whereas asymmetric rendezvous on the line when the initial distance is chosen by means of a convex distribution appears easier to analyse in the original setting. Results are also obtained for markstart rendezvous on complete graphs and on the line when the players' initial distance is given by an unknown probability distribution. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. Naval Research Logistics 48: 722–731, 2001     

航天器交会中的多圈Lambert问题研究

针对大椭圆轨道追踪器固定时间直接碰撞交会问题,介绍了一种快速确定多圈Lambert问题最优解的新方法。研究了多圈Lambert转移解,分析了转移时间与转移轨道参数的关系;研究了无时间约束最优直接碰撞交会及其必要条件。仿真表明:最优解快速确定方法有效、可行,并可提高计算效率。     

基于SRUKF仅测角导航的空间交会闭环控制协方差分析

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于SRUKF (Square Root Unscented Kalman Filter) 的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。经算例验证,本文提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好吻合;该方法适用于采用传统Extended Kalman Filter (EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大了24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky 因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型要比基于EKF的协方差分析模型在计算速度上快了10%。     

平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航的空间交会闭环协方差分析方法

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。算例验证结果表明:提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好地吻合;该方法适用于采用传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存在一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型的计算速度要比基于EKF的协方差分析模型的大10%。     

近地快速交会调相策略设计与任务分析

基于我国2天交会对接方案,通过合理减少定轨、变轨参数计算与指令上传及不可测控区域占用的飞行圈次,建立了5圈快速交会对接的调相变轨方案,采用四脉冲修正特殊点变轨算法进行求解。给出了满足调相段终端控制精度所需要的定轨精度,分析了追踪航天器入轨精度、追踪航天器入轨远地点高度、目标轨道高度、调相段终端瞄准点等参数对最优初始相位角范围的影响规律。简要分析了为获得需要的初始相位角,目标航天器的调相策略及追踪航天器可能的发射机会。     

Rendezvous search on labeled networks

Two players are independently placed on a commonly labelled network X. They cannot see each other but wish to meet in least expected time. We consider continuous and discrete versions, in which they may move at unit speed or between adjacent distinct nodes, respectively. There are two versions of the problem (asymmetric or symmetric), depending on whether or not we allow the players to use different strategies. After obtaining some optimality conditions for general networks, we specialize to the interval and circle networks. In the first setting, we extend the work of J. V. Howard; in the second we prove a conjecture concerning the optimal symmetric strategy. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 49: 256–274, 2002; Published online in Wiley InterScience (www.interscience.wiley.com). DOI 10.1002/nav.10011     

多Lagrange航行体在量化及通信时延约束下的集结

针对量化和通信时延约束下多Lagrange航行体的集结问题进行了研究,提出了一种与模型相关的右边不连续控制算法,设计了一个均匀量化器,并运用图论、矩阵理论以及实用稳定性理论,验证控制器的稳定性。研究结果表明:多航行体可以在量化和通信时延影响的无向通信图下,实现有误差界的集结。基于MATLAB软件进行的数值仿真实验,证明了算法的有效性。