应用边界交叉法的高超声速滑翔飞行器多目标轨迹优化

针对高超声速滑翔飞行器复杂约束条件下多目标轨迹设计问题,基于边界交叉法和伪谱法提出多目标轨迹优化方法。分析高超声速滑翔飞行器复杂约束轨迹优化问题的特点,提出多目标轨迹优化问题。采用边界交叉法和伪谱法将多目标轨迹优化问题转化为一组单目标优化子问题,利用非线性规划算法分别求解。在优化过程中,将已求解子问题的解作为下一个子问题的初始值,求解最大横程和最小峰值热流轨迹优化问题。仿真结果表明:所提方法能够有效搜索到优化轨迹的Pareto前沿,可以为高超声速滑翔飞行器轨迹设计提供参考。     

基于非线性最优反馈控制的远程拦截闭环制导

利用非线性最优反馈控制和伪谱轨迹快速重构技术,设计了一种有限推力空间远程拦截自适应闭环制导方法。首先建立了有限推力远程拦截最优制导问题模型,并给出了适用于该问题的非线性最优反馈控制求解原理。然后,将空间变轨动力学模型特点和伪谱法相结合,设计了基于状态量缩减的计算效率改进策略以提高轨迹优化的实时性。基于改进伪谱法进行连续轨迹快速重构,利用开环最优解形成闭环反馈,从而保证制导指令的实时更新,并通过引入控制逻辑对制导算法进行改进。时间最短远程拦截仿真表明,该闭环制导方法在保证任务指标最优性的同时,可以有效抑制J2摄动和计算误差的影响,具有较高的制导精度、自适应性和鲁棒性。     

利用实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出四元数约束插值算法,其可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提算法的有效性,其完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

冗余捷联惯组信息容错管理算法

对于单机多表斜置冗余捷联惯组的故障诊断、隔离和重构,提出无迹卡尔曼滤波结合三交叉容错融合方法。考虑各误差项,对不同的冗余配置建立统一数学模型。通过三交叉重构模型的设计可快速隔离一度故障并输出正确结果,对被隔离的故障表各误差系数采用无迹卡尔曼滤波方法标定,可辨识因误差系数改变而引起的软故障。以单机五陀螺的两种误差系数软故障为例仿真验证了冗余捷联惯组信息容错管理算法的正确性。     

基于空中投放平台的无人机集群区域侦察策略

区域侦察是无人机集群重要作战应用之一。针对基于远程空投方式的无人机集群,在任务截止时间内对指定区域进行侦察的航线优化设计问题,提出了一种分块栅格化自规划航线生成策略。利用任务列表集合描述侦察活动进展,并从侦察时间消耗和侦察区域最终占比的角度设计了侦察效果评估指数;通过优化投放点的布设以及动态分割任务区域的方式,使分配给各架无人机的搜索区域大小接近相等;利用邻接栅格可分类特征构建无人机飞行路径步进决策机制,确保逐步生成的侦察航线可自动规避已有路径和区域边界;通过设置距离和能量优势竞争规则为侦察进度较快的无人机增配额外任务量,从而保证了各架无人机最终完成侦察任务的时间相近且无效搜索面积接近于零。     

区域航拍图像重构中的配准与相互校正方法

图像配准与相互校正是区域航拍后续图像处理中图像重构的关键点和难点。针对区域航拍图像 重构的特点,提出了一种基于边缘匹配与三角形校正相结合的方法,为解决复杂环境、多变因素影响下的 航拍图像重构问题提供了一个新的途径。     

基于Agent的分布式卫星自主构形重构技术

自主构形重构是分布式卫星自主运行的典型任务.将构形重构问题分解为底层控制问题和上层规划问题,给出构形重构问题的统一描述,在一种递阶控制结构中探讨基于Agent的分布式卫星自主构形重构问题,并介绍基于ObjectAgent的实现框架.针对底层控制问题,提出卫星相对运动轨道调整的螺旋控制策略,并对燃料消耗量进行估计;针对上层规划问题,采用拍卖算法完成构形重构位置分配.最后通过一个仿真实例验证基于Agent的分布式卫星自主构形重构的可行性.     

面向工序能力的制造装备重构

为提高制造系统的快速响应能力,分析了面向可重构的制造机床模块化设计方法,提出了面向工序能力的制造机床重构的总体思路,重点从能力相似度计算、相关性分析、缺少能力参数的模块重构、冗余能力参数模块重构、能力比较、模块替换、能力验证等方面研究了基于模块的机床重构算法。通过加工中心的配置与重构对算法进行了验证,结果表明,该算法是可行和有效的。     

J2摄动下卫星编队重构的多脉冲轨迹优化

针对考虑J_2摄动的椭圆参考轨道的编队重构问题,以消耗燃料最少为目标函数,基于高斯变分方程研究编队重构的多脉冲轨迹优化方法。推导考虑J_2摄动和轨道面内外耦合的轨道要素偏差线性动力学方程,采用遗传算法和序列二次规划结合的混合算法对总的速度增量进行优化。数值仿真表明该混合算法有效,可以高效地得到可行解。由于考虑了J_2摄动和椭圆参考轨道,该算法对航天任务中的轨迹优化具有一定的参考意义。