基于凸优化理论的含约束月球定点着陆轨道优化

针对月球精确定点软着陆问题,考虑导航及障碍检测敏感器视场约束及制动发动机推力大小约束,对月球动力下降段轨道优化方法进行了研究。首先建立了含约束条件的三维定点软着陆轨道优化问题模型,根据庞德亚金极小值原理推导了最优推力开关方程,并给出了推力奇异区间不存在的证明。针对优化模型中的复杂非线性约束,引入凸优化理论将问题转化为二阶锥优化问题,并采用内点法求解了最优标称轨迹。最后给出了月球软着陆制动段、接近段的仿真结果,验证了该着陆轨道优化方法的有效性。

轨道约束对铁路桥梁纵向地震反应特性的影响

采用非线性弹簧单元模拟道床的纵向位移阻力关系,建立了地震作用下桥梁与轨道共同作用的线桥一体化模型,分析轨道约束对铁路桥梁纵向抗震性能的影响。研究表明,在地震中当桥墩刚度相近时,轨道约束对桥墩是有利的;当桥墩刚度相差较大时,轨道约束对刚度较大桥墩有时是不利的。文章还分析了道床阻力、桥梁跨数等因素对桥梁抗震的影响。

轨道约束对铁路减隔震桥梁地震响应的影响

轨道是限制铁路桥梁减隔震装置在地震中发挥耗能作用的一个可能因素。为了分析轨道约束对铁路减隔震桥梁地震响应的影响,以高速铁路客运专线上两座采用不同减隔震装置的32m简支桥梁为对象,用非线性弹簧单元模拟道床的纵向位移阻力关系,建立地震作用下桥梁与轨道共同作用的线桥一体化计算模型,对其进行弹塑性地震响应分析。结果表明:轨道对铁路减隔震桥梁纵向自振频率的影响不可忽视,影响程度与道床阻力系数有关,随着道床阻力系数增加,结构的自振频率增大;轨道约束虽然对墩底的最大地震剪力影响不大,但对桥梁纵向地震位移和减隔震装置变形的影响出现增大和减小两种现象,设计时应考虑轨道约束产生的不利因素,适当提高相邻梁间的结构允许相对变形要求。

轨道约束系统对高速铁路多跨简支梁桥地震反应的影响

文中结合高速铁路多跨简支梁桥及轨道系统的特点,建立了考虑钢轨、轨道板以及桥梁结构的线桥一体化模型,采用反应谱法研究了轨道约束系统以及相邻后继结构对所选桥跨地震反应的影响。研究结果表明:轨道约束系统对相邻墩高相差较大的多跨简支梁桥的地震反应影响较大,因此对其地震反应分析时应采用线桥一体化模型;由于受端刺等路桥过渡段结构纵向刚度的影响,后继结构的桥梁跨数越少,对边墩地震反应的卸载作用越显著。

轨道约束对高铁大跨连续梁桥地震反应的影响

研究目的:针对CRTSⅡ型板式无砟轨道体系的结构特点,以京沪高速铁路某大跨度连续梁桥为研究对象,采用线桥一体化模型讨论轨道体系对桥梁动力特性及地震反应的影响。研究结论:(1)轨道约束体系可增强相邻桥跨间的纵向联系,使按传统模型分析得到的两个单独振动单元变为一个整体振动单元,随着简支梁跨数的减少,连续梁桥的纵向一阶自振周期逐渐减小;(2)采用线桥一体化模型计算的连续梁桥地震反应大于传统模型,且随着简支梁跨数的增加,地震反应增大明显,不考虑轨道体系的纵向约束效应时,连续梁桥的地震反应偏于不安全;(3)随着轨道系统伸缩刚度的降低,线桥一体化模型的计算结果越来越接近传统模型;(4)随着端刺刚度的增加,连续梁桥的地震反应逐渐减小,但当端刺刚度大于一定值时,对连续梁桥的地震反应几乎无影响;(5)该研究结果可为多遇地震下高速铁路桥梁抗震计算模型的修订提供依据。

无砟轨道约束对高速铁路列车-桥梁系统地震响应的影响

建立了38自由度高速列车(动车/拖车)空间振动模型,基于非线性Hertz接触理论和Kalker线性蠕滑理论,引进PEER-NGA强震记录,建立地震作用下的高速铁路列车-无砟轨道/钢轨-桥梁-支座-桥墩-桩土系统精细计算模型,考虑支座刚度和桩土作用及近场地震效应的影响,以高速铁路32m跨简支箱梁桥和CRTSⅡ板式无砟轨道为研究对象,编制了MATLAB程序,计算了有/无砟轨道约束下高速列车-桥梁时系统的地震响应。计算结果表明,不考虑三层无砟轨道时列车-桥梁系统模型由于桥梁刚度过大,列车-无砟轨道-桥梁系统的各项地震响应较列车-钢轨-桥梁系统有较大增加;对于有/无地震作用时,采用无砟轨道均可有效改进列车走行性能,近断层地震脉冲效应对有/无砟轨道约束系统动力响应及列车走行安全指标影响均较大。

基于轨道约束H_∞滤波的北斗辅助列车定位算法研究

针对列车定位的高安全性和稳定性要求,结合列车行驶的特殊性,提出采用铁路轨道信息对北斗定位数据进行约束的H_∞滤波算法。以模糊自适应"当前"统计模型为基础建立列车运动模型,通过将轨道近似为直线段,建立轨道约束模型。将轨道约束与H_∞滤波器结合实现轨道约束H_∞滤波算法。通过仿真对比分析H_∞滤波与卡尔曼滤波、约束与无约束估计的误差。仿真结果表明:轨道约束在提高算法定位精度方面效果明显,H_∞滤波在列车位置估计上具有鲁棒性优势。验证了轨道约束H_∞滤波算法的有效性,对北斗辅助列车定位的工程应用具有理论指导意义。

基于轨道约束的空间目标球面网格索引及区域查询应用

针对海量、高速运动的空间目标检索查询效率低的问题,提出一种基于轨道约束的空间目标球面网格索引构建方法。该方法利用地球惯性系下空间目标轨道相对稳定的特性,通过维护球面剖分网格内途经的空间目标列表,实现了对高速运动目标的稳定索引。在此基础上,提出基于目标球面网格索引的区域查询应用方案,首先,依据一定步长离散查询时段;然后,计算查询区域在惯性空间的边界点坐标并确定交叉网格;其次,提取网格中的空间目标,计算并判断目标与区域的位置关系;最后,递归查询整个时段,实现空间目标过境查询分析。仿真实验中,传统逐目标查询方法耗时与目标数量线性正相关而与区域大小无关,单目标平均耗时0.09 ms;与之相比,所提方法用时随区域面积减小呈线性递减,区域格网数小于2 750时,时间效率高于对比方法,且能够维持相当的准确率。实验结果表明,该方法在实际区域应用中可以有效提升查询的效率。

轨道约束对简支梁桥弹塑性地震反应的影响

结合高速铁路多跨简支梁桥及轨道系统的特点,建立了考虑钢轨、轨道板、轨道扣件摩擦以及桥梁结构的线桥一体化模型,采用非线性时程反应分析研究了轨道约束系统所选桥跨桥墩的弹塑性地震反应影响。结果表明:对相邻墩高相差较大的多跨简支梁桥,轨道约束系统对桥墩的弹塑性地震反应影响较大。建议对此类桥梁应采用线桥一体化模型进行弹塑性地震反应分析。

考虑轨道约束的大跨梁拱组合桥地震响应研究

研究目的：为研究轨道约束下的大跨梁拱组合桥地震响应特性,以兰渝线上某（82＋172＋82）m连续梁拱组合桥为例,建立考虑梁轨相互作用的桥梁-轨道一体化有限元模型,研究地震激励下的主梁、墩台及轨道的受力特性。研究结论：（1）考虑轨道约束后,大跨梁拱组合桥的低阶纵向自振频率相比增加约30%~50%,而高阶竖向频率几乎不变;（2）地震激励下轨道对该桥主梁及墩台的位移及内力影响较大,如固定墩墩底内力最大减小23.69%;（3）地震激励下的最大钢轨应力达148 MPa,建议相关规范增设钢轨地震力这一检算指标;（4）线路阻力变化对墩底内力影响较小,增加桥墩刚度可显著减少地震作用下的钢轨应力;（5）该研究成果可对穿越震区的铁路桥梁抗震设计提供部分理论参考。

轨道约束对城市轨道交通高架桥地震反应的影响

整体道床、无缝钢轨已广泛应用于我国城市轨道交通的高架区间。如何准确地计及轨道约束及后继结构在城市轨道交通高架桥地震反应分析中的影响是一个亟待解决的问题。本文通过分析我国已建好运营的城市轨道交通高架桥的标准跨的特点,选取典型多跨简支梁体系和三跨连续体系为实例,比较分析了几种考虑轨道约束影响的简化方法的效果,提出了基于弹簧-质量简化的改进方法,通过实例验证了所提方法的有效性。

考虑轨道约束的高铁简支梁桥横向地震碰撞效应

为准确把握地震激励下高速铁路简支梁桥横向挡块的限位功能和防碰减震效果,以5跨32 m标准跨径简支梁桥为例,基于ABAQUS软件建立实体有限元模型;分析轨道系统约束作用、挡块材料非线性对横向碰撞有限元模型的影响;对不同地震波和峰值加速度激励、挡块-垫石间距、挡块强度、橡胶缓冲垫层的厚度等因素进行分析。研究结果表明:轨道约束作用会改变桥梁结构的动力特性与地震碰撞效应,挡块材料非线性对横向碰撞效应影响显著;在不同地震波和不同峰值加速度作用下,桥梁横向地震响应有明显差异;在EI-Centro地震波激励下,综合考虑各项碰撞效应,高速铁路简支梁桥挡块-垫石间距设置为3 cm是合理的;橡胶缓冲垫层会降低墩梁横向相对位移和碰撞力,且防碰减震效果与橡胶的厚度有关。

考虑轨道约束的连续梁拱桥地震反应及减震控制研究

以一座大跨度单线铁路连续梁拱桥为背景,建立了考虑轨道约束和相邻构件碰撞效应的动力分析模型;通过输入40组水平双向地震动记录进行非线性时程分析,探究轨道约束和拱肋对桥梁地震响应的影响,采用“减震榫-拉索限位器”与“自恢复耗能支撑(SCEDB)-屈曲约束支撑(BRB)”控制水平向地震反应,并对比两种组合减震控制系统的减震效果,研究了耗能支撑布置角度对主梁位移响应的影响。结果表明:考虑轨道约束减小了主梁的位移响应;支撑总强度相等的情况下,“SCEDBBRB”较之于“减震榫-拉索限位器”的减震效果更佳;当支撑布置角度在40°~45°时,主梁位移较小,残余位移得到有效控制,结构可基本实现自复位。

考虑轨道约束的重载铁路大跨度连续刚构桥地震响应

为研究大跨度重载铁路连续刚构桥与轨道系统地震响应规律,建立考虑轨道约束的重载铁路大跨度连续刚构桥与轨道系统一体化仿真模型。以某6-32 m简支梁+(108+180+108)m重载铁路连续刚构桥+6-32 m简支梁为例,分析轨道约束和相邻桥跨对自振特性的影响,研究一致激励下梁轨系统地震响应,探讨路基段长度、线路纵向阻力和地形对系统地震响应的影响,研究地震与温度的耦合作用机理。研究表明:轨道约束和相邻桥跨会使自振频率增大;系统地震响应与地震频谱特性有关;考虑相邻桥跨后,钢轨最大地震应力、墩顶水平力最大值和墩顶水平位移均有所增大;随着路基段长度的增大,钢轨地震应力最大值增大,墩底水平力最大值和墩顶水平位移减小,路基段长度建议至少取100 m;铺设无砟轨道时的钢轨地震应力最大值大于有砟轨道和小阻力扣件,其墩顶水平力和墩顶水平位移三者最小。随着桥墩高度的增大,墩顶水平力增大;地震与温度荷载耦合作用时的钢轨应力不等于两者单独作用时结果的线性叠加。

直接解算轨道根数的轨道约束自校准定轨方法

应用轨道约束自校准技术[1,2]能够有效地修正系统误差和提高定轨精度.本文为了适应各种航天试验任务要求,将轨道约束自校准技术推广应用到直接解算轨道根数的定轨方法中,并导出了解算开普勒根数的轨道约束自校准公式.

轨道约束问题的精确求解与Mathematica可视化

文章对约束在抛物线形轨道上的运动小环在任意位置处所受的约束反力问题进行了探究,运用质点运动微分方程得到了精确的解析解,并利用Mathematica数学软件对解进行了可视化处理。通过数学软件作图,明确了任意位置处小环所受约束反力随角度θ(约束反力与竖直向上方向的夹角)的变化关系,深化了对这一类物理问题的理解。

基于轨道约束的非线性缺维滤波技术研究

红外光电等传感器的角分辨率和数据率较高,且能有效抑制电磁干扰,提升系统的抗干扰和协同识别能力,能够与雷达实现信息互补。文中提出了基于轨道约束的非线性缺维滤波算法,用于对红外光电等缺维航迹的定位,生成高精度的跟踪信息,改善系统跟踪、识别能力。本算法处理精度高,鲁棒性好。最后,利用仿真数据验证了算法的可行性和处理性能。

光测系统误差的轨道约束自校准

为提高高空、远距离条件下的光测交汇精度,需要对光测数据的系统误差进行精确修正,利用高空飞行器被动段的轨道特性和多测站冗余观测数据,可以进行轨道约束自校准。首先分析了光测数据系统误差模型和坐标转换关系;然后建立了基于轨道约束的光测数据系统误差自校准算法。最后为验证方法的有效性,进行了典型条件下的仿真试验。仿真结果表明,当采用多台光电经纬仪的冗余观测数据进行事后处理时,利用轨道约束自校准技术,可以实现光测数据系统误差的精确自校准。

基于遗传算法的CRTSⅡ型无砟轨道简支梁桥纵向抗震简化模型

高速铁路桥梁-轨道系统结构复杂,对轨道结构进行精细化建模会导致研究效率低,有必要对其进行合理简化。为此,以高速铁路CRTSⅡ型板式无砟轨道-桥梁系统为研究对象,基于约束效应等效的设计原理,提出以等效弹簧模拟轨道约束效应的方法,建立考虑轨道约束效应的轨道结构简化模型,构建简化模型结构参数优化框架,利用遗传算法来获得等效弹簧最优刚度,最后从PEER地震数据库中随机筛选出10条地震波,对标准5跨高速铁路梁桥模型和简化模型进行地震分析。研究结果表明:简化模型的简化率高达90%,高速铁路梁桥模型地震响应计算时间为简化模型计算时间的8~10倍;简化模型与高速铁路梁桥模型的地震响应计算结果吻合良好,平均相对误差为3%,最大相对误差不超过5%。

基于轨道约束“EMBET”技术的自鉴定方法及应用

本文为试验场外测系统开展经常性的精度鉴定工作提出了一种较为适宜和有效的技术途径.推导了利用轨道约束"EMBET" 自校准技术的自鉴定方法,它不仅可以直接利用星船轨道测量鉴定外测系统或设备在动态时真实的测量精度,而且还可以提高轨道确定和预报的精度.