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。     

基于ADIS16375的误差补偿在姿态解算中的研究

在捷联惯性导航系统姿态解算的过程中,陀螺仪器件自身测量精度起到了重要作用。在ADIS16375元器件进行了工厂级校准和提供可选择滤波器库的基础上,针对影响姿态解算精度的最主要的两类误差:固定零偏和随机噪声,建立一种简单实用的特性模型。分别对固定零偏进行校正和采用小波滤波对陀螺仪误差进行补偿。试验结果表明陀螺仪误差补偿在静止状态零偏稳定性和角度漂移抑制方面有显著提高,而运动过程中在对角度漂移抑制的同时也提高了姿态解算精度。     

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。     

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。     

空间站平均力矩平衡姿态的气动力矩影响

为了研究空间站平均力矩平衡姿态的影响因素,建立了空间站的姿态运动模型,分析了气动力矩对空间站平均力矩平衡姿态的影响。建立了空间站的动力学与控制模型,采用典型的比例微分控制器,分别得出了两种条件下的24组平均力矩平衡姿态(Average Torque Equilibrium Attitude,ATEA),结果表明气动力矩对ATEA的影响显著。为了保持空间站ATEA,需要提供周期性的控制力矩。气动力矩引起的空间站角动量卸载和积累效应不能被忽视。     

使用噪声干扰器规避主动声自导鱼雷的潜艇机动分析

针对噪声干扰器广泛应用于潜艇反鱼雷作战,分析了潜艇释放噪声干扰器后的机动原则,建立了仿真所需要的鱼雷声学模型和鱼雷机动模型.通过仿真得到了不同潜艇机动方案时潜艇的生存概率,仿真结果为滞艇使用噪声干扰器规避主动声自导鱼雷攻击的机动决策提供了依据.     

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。     

雷达哨舰在编队对空预警中的前出阵位研究

针对现代海战中空袭目标的特点,确定雷达哨舰在编队对空预警中的前出阵位。论述了雷达哨舰在编队对空预警中的使用原则,分析了影响雷达哨舰前出阵位的各因素,建立了雷达哨舰阵位配置和预警机动区的数学模型,采用MATLAB7.0工具仿真计算了模型中各参数对哨舰前出距离和预警机动区面积的影响,得到了雷达哨舰配置的约束条件,可为对编队组织对空预警提供参考。     

潜艇水声对抗及水声对抗器材的应用

依据装备的发展,在论述潜艇水声对抗的地位和战术特点的基础上,从水声对抗器材作用原理的角度,把目前国内外水声对抗器材归为噪声干扰、气幕屏蔽、声学诱骗三种类型。通过剖析这些水声对抗器材的对抗机理,深入分析了它们适宜的应用时机和可能实现的战术目的。进而,提出了各类水声对抗器材在使用时机方面对潜艇作战效果所具有的两面性,以及潜艇使用水声对抗器材后自身的机动策略是达成其战术目的的重要环节。     

一种基于导航点的航天器相对运动轨迹生成策略

针对圆(近圆)轨道航天器相对运动的固定时间状态转移问题,提出了一种基于导航点的多脉冲优化轨迹生成策略.从相对运动动力学出发,应用最优控制理论给出了基于连续推力的最优转移轨线,将引入的导航点限定在最优转移轨线上得到其位置参数;然后利用导航点位置参数建立了脉冲约束下的基于脉冲的优化轨迹生成模型,采用二次规划算法求解,通过改变导航点位置和脉冲间隔优化轨迹.仿真算例验证了策略的有效性.