解耦的三轴气浮台非线性模糊变结构鲁棒控制问题

针对飞行器全物理仿真三轴气浮台这一具有不确定性的、耦合的非线性系统,对其动力学耦合和可解耦性问题进行了分析、计算和证明.通过综合变结构控制和模糊控制,给出了一种新的非线性控制系统设计方法,此方法既可以避免变结构控制所固有的颤动现象,同时由于该模糊控制律的解析性,所以也具有实现简单,易于工程化的优点.仿真结果表明,给出的模糊变结构控制,对飞行器模型不确定性和外来干扰具有较强的和良好的跟踪性能.     

信息化条件下战斗SD对抗模型构建研究

信息向战术层面的渗透,从本质上改变了决定战斗胜负的关键因素.在分析信息化条件下战斗特点的基础上,采用系统动力学的方法和思想,提出并构建了信息化条件下战斗SD对抗模型,对信息化条件下战斗的基本过程进行了仿真模拟.模型较好反映信息化条件下战斗的本质.模拟结果可以为指挥员正确决策提供定量的理论支持.     

应用多GPU的可压缩湍流并行计算

利用CUDA Fortran语言发展了基于图形处理器(GPU)的计算流体力学可压缩湍流求解器。该求解器基于结构网格有限体积法,空间离散采用AUSMPW+格式,湍流模型为k-ωSST两方程模型,采用MPI实现并行计算。针对最新的GPU架构,讨论了通量计算的优化方法及GPU计算与PCIe数据传输、MPI通信重叠的多GPU并行算法。进行了超声速进气道及空天飞机等算例的数值模拟以验证GPU在大网格量情况下的加速性能。计算结果表明:相对于Intel Xeon E5-2670 CPU单一核心的计算时间,单块NVIDIA GTX Titan Black GPU可获得107~125倍的加速比。利用四块GPU实现了复杂外形1.34亿网格的快速计算,并行效率为91.6%。     

鱼雷耦合非线性系统的线性控制方法

给出了鱼雷空间运动的数学模型;在流形上研究了非线性系统的线性化系统可控时的镇定问题,给出了线性控制规律使非线性控制系统镇定于原平衡点的条件;基于线性化拓扑等价性定理,将鱼雷三通道的非线性模型进行等价变换,利用传统的线性设计方法和多变量控制方法分别去处理鱼雷耦合非线性系统的控制问题,从而降低了多通道耦合控制设计问题的难度和复杂性。     

二维非线性正交异性材料的瞬态热传导反问题研究

针对正交异性材料的二维非线性热传导反问题,本文采用顺序函数法对表面热流辨识进行了研究。在求解反问题时用到有限体积法、牛顿-拉夫逊法并引入未来时间步长的概念。在每个时间步内,将待辨识热流视为非线性方程组的未知量,通过一个迭代过程进行求解。从文中的例子可以看出,真实热流和辨识热流结果相近,从而证明了本方法在辨识二维非线性热传导反问题时是准确、稳定、有效的。     

曲率分析的变分辨率数字高程模型建模算法

传统的数字高程模型一般采用规则网格划分以简化建模过程,因其网格密度缺乏对地形变化的自适应性而不能兼顾地形表达的准确度和地形数据的冗余度,导致其在车辆动力学仿真等领域的应用有所局限。针对这一问题提出一种基于曲率分析的随机节点分布建模方法,其数据节点的密度根据种子节点周围的局域曲面曲率变化而相应变化,实现了在复杂、曲率较大的地形区域自动生成高分辨率数字节点集,而在平缓、曲率较小的区域实现低分辨率的节点分布。在获得此种节点集的基础上,利用Delaunay三角剖分结合三次多项式插值算法,得到满足高精度和低数据冗余度的变分辨率数字高程模型。利用传统规则网格地形模型与所提出的变分辨率数字高程模型对同一个用于星球车动力学仿真的复杂野外地形进行对比,验证了变分辨率算法的有效性。     

变距离静电电位检测研究

针对现有非接触式静电检测装置存在检测距离近且距离固定等问题,提出了对电位测量进行距离补偿的变距离静电电位检测方案。首先,从电位测量的基本原理出发,分析了距离测量误差与电位测量误差的关系,验证了精确测距的重要性,即要满足电位测量相对误差σV≤±10%,所选测距方式的距离测量相对误差-4.65%≤σd0≤5.41%的技术指标。然后,通过实验研究了检测距离与感应电位的关系,验证了0.5 m内对静电电位变距离测量的可行性,得到了对电位测量进行距离补偿的公式雏形Vs(V a,d)=Va(a+bd)c。依据此公式雏形以及大量的重复实验,可以得到公式中的各项参数值,编入单片机可实现对静电电位的变距离检测。     

基于非线性聚合的多类型指标综合评估方法

针对多类型指标综合评估问题,将实数型、区间数型和模糊数型指标相结合,构建评估指标体系.采用区间数特征向量法和信息熵权法确定指标权重,并针对3种不同类型的指标分别定义了评分方法.引入非线性聚合理论,建立了基于非线性聚合的多类型指标综合评估指标体系.最后,以某型军事指挥信息系统的指挥控制能力评估为例,进行了实例运算,验证了该模型与方法的合理性和有效性.     

Generalized orienteering problem with resource dependent rewards

We introduce a generalized orienteering problem (OP) where, as usual, a vehicle is routed from a prescribed start node, through a directed network, to a prescribed destination node, collecting rewards at each node visited, to maximize the total reward along the path. In our generalization, transit on arcs in the network and reward collection at nodes both consume a variable amount of the same limited resource. We exploit this resource trade‐off through a specialized branch‐and‐bound algorithm that relies on partial path relaxation problems that often yield tight bounds and lead to substantial pruning in the enumeration tree. We present the smuggler search problem (SSP) as an important real‐world application of our generalized OP. Numerical results show that our algorithm applied to the SSP outperforms standard mixed‐integer nonlinear programming solvers for moderate to large problem instances. We demonstrate model enhancements that allow practitioners to represent realistic search planning scenarios by accounting for multiple heterogeneous searchers and complex smuggler motion. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics, 2013     

基于磁强计和光纤陀螺的小卫星姿态确定非线性滤波算法

提出了一种小卫星姿态确定的非线性滤波算法,该算法利用三轴磁强计和光纤陀螺作为姿态敏感器。在非线性滤波器的设计中,从两个方面对平方根sigma点卡尔曼滤波方法进行改进。第一,把姿态四元数的矢量部分、光纤陀螺的漂移和噪声组合,得到滤波器的增广状态向量;第二,分别建立向量旋转模型、最优化模型和误差四元数乘法模型来确保非线性滤波过程中四元数的归一化约束。仿真分析结果表明,本文提出的非线性滤波算法能够有效地提高小卫星的定姿性能,与扩展卡尔曼滤波相比,具有较高的精度、稳定性和较快的收敛速度;与无迹卡尔曼滤波相比,收敛性相当,但是精度略优,稳定性和计算效率较高。