On efficient algorithms for finding efficient salvo policies

We consider the salvo policy problem, in which there are k moments, called salvos, at which we can fire multiple missiles simultaneously at an incoming object. Each salvo is characterized by a probability p_i: the hit probability of a single missile. After each salvo, we can assess whether the incoming object is still active. If it is, we fire the missiles assigned to the next salvo. In the salvo policy problem, the goal is to assign at most n missiles to salvos in order to minimize the expected number of missiles used. We consider three problem versions. In Gould's version, we have to assign all n missiles to salvos. In the Big Bomb version, a cost of B is incurred when all salvo's are unsuccessful. Finally, we consider the Quota version in which the kill probability should exceed some quota Q. We discuss the computational complexity and the approximability of these problem versions. In particular, we show that Gould's version and the Big Bomb version admit pseudopolynomial time exact algorithms and fully polynomial time approximation schemes. We also present an iterative approximation algorithm for the Quota version, and show that a related problem is NP-complete.     

在轨加注过程中组合体航天器动力学建模与分析

针对在轨加注过程中质量分布随时间变化的组合体航天器,研究动力学建模问题并对其动态特性进行分析。将航天器系统分为刚性组合体平台和贮箱内燃料两部分,贮箱内的燃料视为质量、外形和位置连续变化的质量块,将航天器系统抽象为一组有固定边界的变质量质点系;在推导出变质量质点系一般力学方程的基础上,通过对航天器结构进行一定限制消除方程中的反冲力和失调力矩,以组合体平台主轴作为参考坐标系,建立在轨加注过程中组合体动力学模型;该模型除了参数时变的特点外,与普通刚体动力学相比还含有阻尼项;基于李雅普诺夫稳定判据,对该时变动力学系统的动态特性进行分析。仿真计算展现了不同结构参数对姿态运动轨迹的影响,也证明了理论分析的正确性。     

脉冲等离子体推力器羽流的粒子模拟

目前微小卫星正在积极地发展中,脉冲等离子体推力器是其推进系统的一个重要发展方向,为了能够将PPT成功地运用于空间,需对其羽流进行研究.将DSMC(Direct Simulation Monte-Carlo)/PIC(Particle in Cell)流体混合算法与一维MHD放电模型相结合,一体化模拟NASA Glenn PPT羽流,对不同出口偏转角的羽流场进行模拟,并与实验结果进行了比较.计算结果显示引入出口速度的偏转角提高了模型的羽流扩散能力,羽流的扩散角是影响羽流的一个主要因素.     

高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。     

管道瞬态激振响应管长的计算

在水击压力波沿管道传播的过程中，遇到内部流场边界时，就会对管道产生激振响应，从而引起管道的振动。针对管道的激振响应，分别从水击波的简化模型和考虑管道和流体相互作用的固液耦合模型，推导了管道瞬态激振响应中的激振部件间隔管长计算公式，分析比较了简化模型和耦合模型的不同，并且提出一些防止共振的方法。     

网络中心战条件下的导弹作战模拟研究

从网络中心战的概念入手,分析了网络中心战条件下导弹作战的概念;从导弹作战系统入手,结合网络中心作战样式,分析了网络中心战条件下导弹作战系统内部结构;从系统动力学基本原理出发,结合导弹作战的概念和结构,建立了网络中心战条件下导弹作战的系统动力学模型;从作战想定出发,突出战场制信息权的重要性,制定了作战对策,形成了导弹作战对策的结论;最后提出了加强我军导弹部队信息化建设的建议.     

Simple paths with exact and forbidden lengths

We study new decision and optimization problems of finding a simple path between two given vertices in an arc weighted directed multigraph such that the path length is equal to a given number or it does not fall into the given forbidden intervals (gaps). A fairly complete computational complexity classification is provided and exact and approximation algorithms are suggested.     

原始变量守恒形式控制方程的时间准确性分析

基于压力、速度和温度的原始变量为自变量的守恒形式的控制方程可应用于定常流动问题，但是在求解非定常问题，例如某一典型激波管问题时，激波后温度出现过冲现象，即使通过细化网格、提高空间格式精度或者换用其他通量格式仍不能消除，这表明误差可能来自该方法本身。采用一维Euler方程对该方法进行数值分析。分析结果表明，数值误差来自时间项。通过构造相应的双时间步方程，虚拟时间项采用原始变量，而物理时间项采用守恒变量，并在两个相邻物理时间步内作为定常问题求解，可以收敛到相应的守恒形式，消除上述误差，得到准确的非定常数值解。     

机翼不对称损伤飞机在大侧滑角下的操稳特性研究

对某小型电动无人机(以下简称SEPUAV)在其左翼破损40%面积矩下的操稳特性进行详细分析。首先在此损伤下典型大侧滑角定常工作点附近进行特殊的小扰动线性化,然后进行特征根和飞行运动模态的分析;其次对此特殊构型SEPUAV进行操稳特性、时频响应特性进行分析。分析结果表明:左翼破损40%面积矩SEPUAV出现特有运动模态并影响全部纵侧向运动状态的响应;部分传递函数出现较多非最小相位零点从而导致初始响应发生反向;部分通道的Bode图中出现多个波峰波谷并有相角提前等现象。分析结果对后续容损飞行控制器的设计起到铺垫的作用。     

基于磁流变液的舰载机拦阻过程模糊PID控制

针对舰载机拦阻过程的运动特性分析,建立了舰载机拦阻缓冲过程的力学模型与状态方程,通过对基于磁流变阻尼拦阻缓冲过程的分析,引入了位移和速度矢量作为磁流变缓冲拦阻控制系统的输入,完成基于模糊控制的舰载机拦阻缓冲过程控制。应用模糊PID控制器非线性拟合能力来适应舰载机着舰情况变化,并仿真验证建立的磁流变缓冲拦阻模糊PID算法具有较好的预测精度和应用范围。