临近空间高机动目标二次滤波轨迹跟踪及预测

为解决单一观测器对临近空间飞行器长距离跟踪精度低的问题,采用了多观测器协同跟踪方法;为实现对临近空间高机动目标运动状态信息的准确拟合,提出交互多模型二次滤波方法;基于目标的跟踪信息,结合差分整合滑动平均自回归(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型实现对目标轨迹的预测。仿真结果表明二次滤波轨迹跟踪及预测方法与传统跟踪预测方法相比,有效提升了对目标运动信息等跟踪预测精度,角速度跟踪误差从30%降低到5%以内,速度跟踪误差从20%降低到2%以内,并在无需大量先验信息的前提下实现对目标未来100s内的轨迹进行有效预测,误差不大于0.5km。

高超声速飞行器多约束多种机动突防模式弹道规划

为了提高高超声速飞行器的突防概率,利用优化理论,规划了多约束5种机动突防模式弹道(3种横向机动方式,2种纵向机动方式).把连续的控制变量离散为分段常值函数,将最优控制问题转换为参数优化问题,利用序列二次规划方法求解.规划过程中,提出了改进的拟平衡滑翔条件,建立了攻角和倾侧角间的一种约束关系,减少了一个控制变量,而且能够保证弹道的平缓.多个算例表明,规划出的弹道能够满足约束和突防的要求,验证了该文规划方法的有效性.

某飞行器级间分离气动力/约束力/飞力综合建模与仿真

飞行力学模块、约束力模块和气动力模块是构成飞行器级间分离建模仿真的三个主要部分。这三个部分相互耦合,给求解带来困难。为解决这类仿真问题,提出一种综合建模方法。该方法包括:飞行力学运动方程;CFE(Constraint Force Equation)方法求解约束力;CFD(Computational Fluid Dynamics)方法求解气动力和碰撞分析。其中,气动力模块计算得到气动载荷,输入到约束力的计算中;约束力模块得到的飞行器速度和角速度输入到飞行力学模块,经积分得到位置和姿态信息;而这些速度、位置和姿态信息又反馈到气动力模块中,构成一个回路。碰撞分析模块用来计算仿真终值条件。

CFE方法在导弹发射动力学建模中的应用

在传统的发射动力学微分方程基础上,添加了CFE(Constraint Force Equation)方法中的约束方程和自由度方程,建立了基于CFE方法的导弹发射动力学模型.以倾斜发射导弹系统为研究对象,定义了1个二自由度约束节点来描述导弹与发射架间的约束关系,通过建模计算得到了发射过程的约束力和约束力矩,最后利用软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)对该算例进行了计算,取得了一致的结果,从而验证了该方法在导弹发射动力学建模中应用的有效性,扩大了该方法的应用范围.

带静态参数的高超声速飞行器轨迹优化算法

提出了一种求解带静态参数最优控制问题的间接算法,解决了带静态参数的高超声速飞行器轨迹优化问题.将最优控制中的静态参数分为3类:终端时间、边界点状态变量和设计变量.通过转换公式,可以将终端时间变为优化过程中的一个设计变量,终端时间可变问题转换为终端时间固定问题.边界点状态变量自由,可以根据极大值原理推导获得相应的协态边界条件.设计变量可以看作是导数为零的状态变量,从而获得新的状态方程和协态方程,以及初始和终端对应设计变量的协态值.经过变化,带静态参数的最优控制问题构成一个标准两点边值问题.最后以乘波体为研究对象,将气动外形参数作为优化静态参数,完成了外形/轨迹一体化优化设计,获得了满足全局最大航程要求的最优气动外形.

有翼飞行器有限时间时变编队跟踪控制方法研究

有翼飞行器执行编队协同突防任务时,领导者飞行器需要通过变轨机动飞行提高突防概率,要求飞行器编队能够快速调整,提升编队保持的整体效果。针对有翼飞行器编队协同突防作战中编队保持的任务目标,研究了多枚有翼飞行器有限时间时变编队跟踪控制问题。在领导者飞行器具有未知输入条件下,利用积分滑模控制方法、自适应控制方法,基于邻居飞行器相互间的局部信息设计了有限时间时变编队跟踪控制器。基于有限时间控制性理论,证明了时变编队跟踪误差在有限时间内的收敛性。采用数值仿真对比的方法,验证了有限时间时变编队跟踪控制方法在有翼飞行器编队协同突防中的可行性与有效性。

基于坡度率的再入飞行器在线轨迹规划

为了实现再入飞行器轨迹快速生成,提出了一种在线轨迹规划方法。利用改进的拟平衡滑翔条件,提出了坡度率的概念。通过设计坡度率,可获得不同航程的纵平面弹道。为了加大航程的调节范围,在基于坡度率的纵向轨迹规划方法基础上,引入了倾侧角,同时规划坡度率和倾侧角可以获得较大范围的航程覆盖区。飞行器航程跟坡度率、倾侧角、初始航向误差角、飞行时间存在对应关系。离线计算若干条不同工况的轨迹并存盘,当给定新的目标点时,只需计算出目标点距离初始点的航程和目标视线角,通过插值得到所需的坡度率、倾侧角、航向误差角和飞行时间,然后利用轨迹积分,能够快速获得一条完整的三自由度轨迹。仿真表明,利用本文的方法,生成一条实际飞行时间2000 s的再入轨迹,只需要0.2 s左右,极大地提高了在线轨迹设计效率。

Optimal Control and Output Feedback Considerations for Missile with Blended Aero-fin and Lateral Impulsive Thrust

For the missile with blended aero-fin and lateral impulsive thrust, a blended control autopilot is designed, which comprises an optimal controller and a control allocation module. The combined optimal/classical approach is applied to designing the optimal controller to determine the virtual controls, and the control allocation module is used to distribute the desired vitlual controls onto the redundant control effectors. The autopilot holds some attractive characteristics, such as simple structure, good tracking performance and robustness; moreover the actual constraints of the control effectors can be taken into account. Based on this blended control autopilot, it is found that the conflict between stability and fast tracking performance is serious when using the total acceleration as feedback. In order to avoid this problem, the transient factors in total acceleration are eliminated, so the acceleration caused only by angle of attack is used as feedback, and obvious improvement is shown. Finally, how to get reasonable acceleration feedback is discussed, and conclusion is presented that after passing the low-pass filter, the total acceleration can also be used as feedback, and satisfied tracking performance can be obtained.

利用干电池产生瞬时高压

用一个日光灯的镇流器、一个去了玻璃外壳的起动器、一节干电池和两根长导线,将它们如图连接,请位学生用两手分别拿着导体的两端A和B。擦着火柴烧起动器的双金属片,使接通电路,当起动器突然断开电路时,A、B端便产生瞬时高压,学生会有电震之感,这样轮流让一些学生试试。