一种变质心高速旋转炮弹鲁棒姿态控制律

针对采用变质心技术的高速旋转炮弹的姿态控制问题,提出一种基于扩张状态观测器的动态面控制方法。根据由弹体和单滑块组成的多体系统的特点,建立了系统的姿态动力学模型,并对其进行了合理的简化。将系统的滚转通道引起的强耦合、建模误差及外部扰动等视为未知不确定干扰,并且考虑由于炮弹尺寸限制而引起的多体系统控制输入(滑块位移)的有限性,设计了扩张状态观测器和辅助系统,分别对系统的干扰进行观测以及处理控制输入的有限性,综合动态面控制技术设计了姿态控制律,最后基于李雅普诺夫稳定性原理证明了控制器的稳定性。仿真结果表明,该控制器能够在克服干扰的前提下快速稳定地跟踪指令信号,具有良好的控制精度和鲁棒性。     

应用磁强计确定飞行器姿态的KF算法设计

设计了基于磁强计确定飞行器的姿态的KF算法,该算法在不足够和不精确测量或具有较大模型不确定的情况下仍具有一定的鲁棒性和足够的精度。采用某太阳同步卫星的典型阶段的仿真数据来验证设计的算法的性能,结果表明,该算法收敛,精度令人满意。     

GPS坐标系的转换及其在姿态求解中的应用

在GPS导航应用中,经常涉及到WGS84坐标系、导航坐标系以及载体坐标等的相互转换。从欧拉角的旋转公式推导出发,详细研究了这几种坐标系的转换关系,推导出其在工程应用中的转换公式,并对其在姿态求解中的应用进行了论述。该公式已通过Vc6程序实现,并通过了工程实践数据的验证。该公式计算简单,便于实现,有较好的应用价值。     

基于神经网络信息融合技术的卫星定姿算法

姿态确定系统是卫星姿态控制系统中的重要组成部分,卫星姿态确定的精度直接影响卫星控制精度.为得到高姿态精度,针对由惯性测量单元(Inertial Measurement Unit),红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态确定系统,分别采用BP网络算法和径向基(RBF)网络算法对不同的姿态敏感器的输出数据进行融合,并用STK(Satellite Tool Kit)数据进行了仿真.仿真分析结果表明这两种学习算法均可以提高卫星定姿精度,相对而言,RBF网络无论是精度上还是收敛速度上均优于BP网络.     

往复活塞泵工作特性影响因素分析

为了系统地研究往复活塞泵的动态特性,分析往复活塞泵工作特性的影响因素,应用模块化建模思想,采用集中参数模型,基于AMESim平台建立了往复活塞式自增压系统仿真模型。分别研究蓄压器气腔初始压力、燃气发生器下游等效容腔体积和燃气发生器喷嘴数量对往复活塞泵工作特性的影响。结果表明:蓄压器气腔初始压力越大,往复活塞泵启动越快,但是其稳定工作时调节能力越弱;燃气发生器下游等效容腔的体积越小,往复活塞泵的启动时间越短,但是压力波动越大;燃气发生器喷嘴个数越多,燃气发生器内压力波动越小,但是增压速度变慢,导致往复活塞泵启动时间有所增加。     

火箭助飞鱼雷入水姿态角海上测量方法探讨

为了解决火箭助飞鱼雷入水姿态角度海上测量这一技术难点，该文避开传统方法，另辟思路，应用高速摄影技术对火箭助飞鱼雷入水过程在两个垂直方向上进行摄像，采用事后图像处理分析方法，对所提出的火箭助飞鱼雷的入水姿态角角海上测量方法加以探讨，并以算例分析了误差影响，从结果的解算过程可看出，这种新方法切实可行。     

考虑禁飞区的高超声速飞行器再入跟踪控制

为确立高超声速飞行器再入精确模型,参考NASA的研究数据对动力学方程中的气动参数进行拟合。基于飞行器结构的相关性质及战略应用背景,加入热流密度、动压、过载和禁飞区等参考约束的限制,融合成强非线性、复杂耦合的最优控制问题。采用改进自适应伪谱法求解模型所构建的微分方程组,通过设置自适应网格细化与配点,使单位时间内状态变量和控制变量波动过大的时间区间被进一步细划,并利用SNOPT求解器解算出符合条件的最优轨迹。设计闭环控制器,实现对最优轨迹的姿态变化的跟踪,测试系统的性能并进行评估。仿真结果表明:整个再入过程中,飞行器速度下降过程偏于平稳,再入轨迹可以满足约束条件,在避开禁飞区的同时取得最大横向航程;三通道角速度收敛可控,对姿态的跟踪较理想,控制器基本可以实现精确调姿。     

节点能量均衡和区域重要程度的WSN节点配置算法

提出了一种基于节点能量均衡和区域重要程度的WSN节点配置算法(BEID).该算法将节点的剩余能量作为权重因子,同时考虑不同区域的重要程度,利用加权的Voronoi图确定节点的唤醒概率,从而来确定节点的工作状态.由于考虑了监测区域的重要程度对所属节点的唤醒概率的影响,从而大大加快了探测目标的效率.同时将节点的剩余能量作为权重因子,又在一定程度上使节点的能耗尽可能的趋于均衡.仿真结果表明该算法是有效的.     

空间双体系绳系统展开阶段末端星姿态动力学分析

为了研究空间系绳系统展开过程中末端星的姿态运动,采用第二类拉格朗日方程建立系统展开及末端星角运动的数学模型,分析展开阶段末端星的姿态动力学特性。建模时将系绳末端连接的母星与子星视为尺寸不可忽略的刚体,且母星质量远大于子星质量,系绳视为有质量的刚性杆。利用该数学模型可以分析系绳系统的展开过程,研究影响末端星姿态运动的主要因素,包括姿态角初始扰动以及末端星动/静不对称性。仿真结果表明,系绳展开时末端星姿态角初始扰动及动静不对称性可能会导致姿态角失稳,出现系绳缠绕星体的情况。仿真结果可以为展开阶段末端星姿态控制提供参考。     

微纳卫星姿态确定与控制半实物仿真系统设计

航天器姿态控制系统需要特殊的运行环境,在地面很难考核,这给系统可靠性带来一定的风险。针对微纳卫星的特点,设计并研制了一套面向微纳卫星的姿态确定与控制半实物仿真系统。该系统通过数字化模型模拟卫星姿态轨道运动、敏感器模型产生敏感器测量数据、执行器模型生成控制力矩、敏感器模拟器实现通信协议,最终实现姿态控制系统的全系统仿真。这套系统可以接入卫星控制系统回路,实现对姿控系统软件、硬件的考核,同时验证算法的性能。基于该系统,对天拓三号卫星姿控系统进行地面半实物仿真,并对比在轨试验数据,结果表明系统设计合理,仿真结果可信。