大气层外动能拦截器制导控制技术研究进展与展望

大气层外高速、大机动、多目标飞行器的拦截问题已成为当前空天防御体系构建面临的重大挑战和难点。首先,对近年来国外大气层外动能拦截器技术及飞行试验现状进行了梳理和总结;其次,对大气层外单一拦截器制导控制方法和多弹协同拦截制导控制方法的研究进展进行了综述;最后,对大气层外动能拦截器未来重点开展的关键技术进行了展望,以期为未来大气层外动能拦截器技术发展提供方向性参考和借鉴。

一种模块组装6U立方星的总体设计与在轨验证方法

从立方星实用化角度出发,提出了一种模块组装6U立方星的总体设计方法。首先,通过立方星结构布局的优化设计,将立方星平台部分和载荷部分分别布局于6U立方星的左右侧,实现了卫星平台和有效载荷的松耦合设计。其次,针对立方星星上和地面站资源有限的约束,提出了利用UHF/VHF+X频段的测控数传一体化方法,实现了立方星测控数传的模块化设计,解决了能源和体积约束条件下立方星大容量数据传输难题。再次,针对6U立方星模块组装的要求,分别提出了电源分系统、姿控分系统、离轨帆分系统的模块化设计方法。最后,以中国青少年科普卫星BY-03星为例,将紫外相机、计算光谱相机通过标准化接口设计,从而实现了卫星平台与载荷的模块化快速组装与集成测试。在轨试验结果验证了所提出的模块组装6U立方星设计方法能够适应多种有效载荷任务需求,并满足立方星快速研制与测试的需求。

平板式“快集快响”微小卫星布局优化设计方法

针对平板式“快集快响”微小卫星转动惯量大的问题,提出一种基于级联遗传算法的“快集快响”微小卫星布局优化设计方法。该方法采用“迁移+交换+调整”3种操作规划部组件在卫星上的布局与安装位置,以降低卫星的转动惯量。其中,“迁移”操作用于完成部组件与功能板块的最优匹配,实现功能板块间的质量均衡;“交换”操作用于完成同一功能板块内部组件的最优布局;“调整”操作通过在小范围内微调部组件的位置,进一步扩大最优解的搜索范围,使卫星获得最优的转动惯量与布局方案。通过在仿真算例中与其他2种优化方法进行对比,所提方法的性能优势得到验证;并通过工程实例展示了所提优化方法的有效性。

高超声速飞行器新型预设性能控制器设计

针对强不确定、多约束条件下高超声速飞行器的控制性能问题,提出一种新型、同时保证高超声速飞行器瞬态响应和稳态性能的鲁棒预设性能控制器设计方法。首先,设计一种新型、时变、对数型障碍Lyapunov函数,结合动态面法,在保证高超声速飞行器高度和速度子系统稳态跟踪误差精度的同时,还能确保其收敛速度、超调量等瞬态响应性能;与传统的预设性能方法相比,该方法无需误差转化,降低了设计的复杂度。然后,针对模型和外部扰动不确定问题,设计了自适应、非线性干扰观测器对不确定的上界进行估计并引入控制律。此外,还引入辅助误差子系统,降低高超声速飞行器执行机构饱和对闭环系统的影响。最后,通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有状态均有界。仿真结果验校了本文控制器设计的有效性。

高超声速飞行器多约束鲁棒姿态控制器设计

针对高超声速飞行器机动飞行过程中存在的攻角约束和执行机构饱和非线性问题,提出一种兼顾多约束和控制性能的鲁棒姿态控制方法。首先,采用基于动态面法的积分型障碍Lyapunov函数(IBLF)保证攻角始终处于约束区间,同时避免了传统反演法的"微分膨胀"问题;然后,设计辅助误差子系统并引入控制律,降低了高超声速飞行器输入饱和非线性对闭环系统的影响,提高了系统的控制性能。此外,本文还引入非线性干扰观测器对参数摄动及外部干扰进行估计和补偿,增强了控制律的适应性。最后,通过Lyapunov理论证明了该方法能够确保控制系统的闭环稳定性,且闭环系统所有信号均一致有界。数值仿真结果校验了本文控制器设计的有效性。

基于RTX的实时数据库系统关键技术研究

针对半实物仿真实时数据管理需求和传统实时数据库的不足,基于windows+RTX构架设计了一种新型实时数据库系统。实时数据库系统由RTX下的内存数据库和Windows下的外存数据库组成,结合了RTX实时系统的高精度实时性能与关系型数据库SQL Server数据存储安全性能。采用RTX内存锁定技术,避免了因内存块被windows置换所引起的数据丢帧。采用高精度定时采集技术,克服了因windows定时不准所导致的数据误码。采用IPC数据传递技术,实现了将高速度大容量实时数据刷新到windows下的外存数据库的存储任务。测试结果表明,普通数据采集频率可达2 000 Hz,图像数据采集速率可达60 MB/s,并且没有丢帧现象发生。

微小卫星多约束姿态机动规划方法

针对微小卫星姿态控制中存在的多重指向约束和角速率约束问题,提出一种基于对数型势函数的多约束姿态机动规划方法。首先针对微小卫星携带的光学传感器需躲避强光天体而天线需指向地面保证对地通信这一约束特性,采用对数型势函数方法保证约束姿态指向满足任务要求;其次,针对姿态角速率限制的问题,引入障碍Lyapunov函数确保姿态角速率始终处于约束范围内。与在线优化方法相比,该方法具有计算量小的显著优势,非常适合星上处理能力有限的微小卫星。此外,考虑外界干扰力矩的影响,引入自适应干扰估计律,增强了控制系统的鲁棒性。最后,通过数学仿真对本文方法进行了校验,仿真结果表明,该方法能够快速实现卫星姿态机动到期望指向,与此同时,在整个姿态机动过程中,均满足多重指向约束和姿态角速率约束要求。

双向体积管检定影响因素分析

一、温度JJG209-2010《体积管检定规程》要求检定环境条件温度为5℃~35℃,在检定过程中水温应保持稳定,一次试验中,温度变化不应超过1℃。每次检定时,由于温度和压力的影响,会造成标准金属量器和体积管容积值的变化,因此应将体积修正到标准状态下的体积。