成果导向教育的教材建设初探--以《最优控制》为例

我国新工科建设和工程教育改革,突出了学生中心、成果导向和持续改进三大理念,为课程建设与课程改革指明了方向。教材建设是课程建设或改革中非常重要但容易被忽视的方面,是人才培养的重要依托。本文以工科最优控制课程为例,探讨成果导向教育(outcome-based education,OBE)理念的教材建设。在简介300年来最优控制发展历程和近60年来教材建设情况基础上,详细介绍新教材的建设思路与教材特点,为未来OBE教材建设提供参考。

小天体着陆动力学研究进展

小天体着陆探测是目前获取小天体数据最直接最有效,也最具挑战的方式之一,是深空探测领域广受关注的热点问题,对行星和生命起源等重大问题研究具有独特科学意义.着陆动力学是小天体着陆任务成功的前提和保障,涉及小天体复杂空间摄动环境建模,着陆器及小天体崎岖地表描述和含有不确定性的着陆器姿轨运动分析等高维非线性动力学问题,给航天动力学提出了新的挑战.为此,本文系统梳理了已开展的小天体着陆探测任务及其着陆动力学主要问题,简单汇总了小天体着陆探测机器人及其弱引力地面模拟实验平台发展现状;归纳了小天体崎岖地表着陆器自由着陆的动力学分析方法,系统探讨了不规则引力场建模方法、接触碰撞检测与分析、双小行星系统着陆动力学,以及小天体地表力学性质等问题.最后,面向我国小天体探测任务需求,展望着陆动力学未来发展.

流星进入的可变形不规则离散元分析方法

流星进入地球大气层时会发生空中解体和爆炸,威胁地球局部区域乃至全球安全针对流星进入大气演化的超高速动力学仿真研究具有重要意义.为提高预报的精确性,应关注流星体内部结构和非均匀烧蚀等对演化过程和解体后碎片运动的影响。本文提出了一种可变形不规则离散元方法,用于仿真分析流星进入大气层时轨迹和姿态变化、烧蚀、解体和爆轰等现象。利用多面体离散元模型可模拟不同结构的异质流星;通过拉伸多面体模型顶点,仿真流星的粗糙外形和烧蚀形变;利用Jones-Wilkins-Lee状态方程计算烧蚀产生的集中爆轰产物的压力.以Chelyabinsk流星事件中发生轨迹偏离的碎片为例,数值仿真集中爆轰产物的膨胀驱动作用对碎片运动方向和轨迹演化的影响.仿真结果表明,碎片弹出轨迹特征和烧蚀剩余质量均在观测值范围内,验证了新方法的有效性.

彗星着陆器“菲莱”的下降弹跳轨迹

彗星探测对了解地球生命起源和早期太阳系演化等具有重要意义.着陆器“菲莱”(Philae)是彗星探测任务“罗塞塔”(Rosetta)的重要组成部分,作为人类历史上第一个登陆彗星的着陆器,具有里程碑式的意义.本文将“菲莱”看作质点,建立了“菲莱”在67P附近自由轨道运动和表面弹跳运动的动力学模型,重建了“菲莱”在67P附近和表面运动的轨迹.由于第一次触地的情况较为复杂,对轨道运动和弹跳运动这两个阶段分段仿真,复现了“菲莱”自“罗塞塔”探测器分离至停止运动的轨迹,并与欧空局SONC复现的“菲莱”运动轨迹进行对比分析.最后,对“菲莱”在67P表面的弹跳轨迹进行参数化仿真,改变第一次触地点TD1的切向和法向恢复系数,分析恢复系数对“菲莱”表面弹跳运动的影响.