面向可打击区域的高超声速飞行器制导控制一体化方法研究

针对高超声速飞行器制导和控制系统分离设计方法的不足,提出通过制导控制一体化设计提升其可打击区域的方法。首先,在建立高超声速制导控制一体化模型的基础上,揭示了其通过控制弹体坐标系与地面坐标系的牵连加速度来跟踪制导指令的工作原理。其次,通过典型弹道的数值仿真,对比分析了制导控制一体化设计相较于分离设计的控制信号差异。最后,通过确定制导控制分离设计及一体化设计的高超声速飞行器可打击区域的方式,从大样本仿真角度体现制导控制一体化的优势。结果表明,制导控制一体化设计可以放宽对可用过载的需求且有助于提升高超声飞行器的可打击区域。

过载和攻击时间约束下的非线性最优制导方法

考虑导弹过载受限条件下,对以期望时间为攻击目标的非线性最优制导问题进行了研究。首先,建立了非线性最优制导问题的理论模型,基于庞特里亚金极大值原理和饱和函数方法建立了最优轨迹的最优性条件。其次,根据最优性条件和哈密尔顿轨迹参数化方法,建立了最优轨迹的参数化微分方程组,使得通过数值积分即可生成从飞行状态到最优制导指令映射关系的数据集。然后,通过前馈神经网络对上述映射关系进行近似,实现了非线性最优制导指令的毫秒量级实时生成。最后,通过数值仿真验证了所提非线性最优制导指令生成方法的有效性。

拦截机动目标的三维协同中末一体化制导律

针对空中来袭目标机动能力较大、单枚导弹无法有效拦截的问题,提出了拦截机动目标的三维协同中-末一体化制导律。根据目标和拦截弹的最大机动能力计算所需的最少拦截弹数量,解算出末制导的初始阵位约束,根据阵位约束,设计基于改进比例导引的协同末制导律。基于中制导开始时目标速度,迭代求解出预测命中点以及中末交班约束,提出基于预测命中点的时间角度协同中制导律。在三维场景下对协同中末制导律进行仿真验证,结果表明:该方法能够有效满足中末交班的阵位要求以及末段拦截精度,实现对机动目标的有效拦截。

110 kV变电站主变过载联切优化控制方法

为避免主变过载引起110 kV变电站运行出现不稳定的情况,提出110 kV变电站主变过载联切优化控制方法。根据110 kV变电站的供电结构,设计变电站的站间联切架构,制定主变过载联切方案。利用变电站主变线路的容量矩阵,构建约束判断矩阵,通过调整主变负荷转移量,计算主变线路需要切除的负荷量,完成主变线路容量的约束。利用改进和声搜索算法生成主变过载联切和声记忆库,通过主变过载的预防性部署,更新和声记忆库,通过制定主变过载联切优化控制方案,实现变电站主变过载联切的优化控制。实验结果表明,所提方法能够有效控制110 kV变电站的主变线路功率、母线电压和发电机功角,并将控制精度提高到85%以上,且在该方法的控制下变压器过载跳闸次数明显降低。

月球返回舱跳跃再入弹道特性分析与优化设计

对月球返回舱跳跃再入大气层的初始再入段弹道特性与过载约束下轨迹优化问题进行了分析。首先介绍了跳跃再入的基本概念与优点,对不同再入角、不同升阻比情况下初始再入段的弹道特性进行了分析。然后采用庞特里亚金极大值原理以总吸热量最小为优化目标,对过载约束下再入轨道的初始再入段进行了优化设计,给出了升力系数的最优表达式。仿真研究表明,该方法能有效地降低飞行过程中的过载。

过载限制条件下升力体再入大气层弹道优化设计

研究了升力体航天器再入大气层的弹道优化设计问题,提出了过载约束条件下再入弹道的优化设计思路,给出了最优弹道随高度变化的绕速度轴滚转角大小的计算方法.算例表明,从过载变化规律、高度变化规律及再入飞行总时间方面看,该文提出的弹道优化设计方法明显优于传统的设计方法.

复合环境下惯性仪器多体系统动力学分析

文中介绍了一种采用高斯最小拘束原理对过载振动复合环境下惯性仪器的动力学分析方法,详细讨论了在不同环境下惯性仪器质点位移的变化情况及表达形式,并给出了具体推导过程。该方法建立的方程全面反映了系统的惯量效应和过载振动复合作用对惯性器件的影响。

线偏差控制的螺旋机动突防与导引一体化设计

导弹机动突防弹道设计与末制导修正能力密切相关,在可用过载与终端角度约束下,提出一种基于线偏差控制的机动突防与导引一体化设计方法。首先,建立了机动突防与导引一体化设计模型;其次,设计了可用过载与终端角度约束的虚拟导引弹道制导律;再次,提出了一种运动过载约束的螺旋机动线偏差指令信号,并设计了相对机动弹道制导律。基于指令滤波和扩张状态观测器分别解决输入受限和干扰估计问题,并基于Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统稳定性。不同过载约束下的突防仿真结果表明,所设计的一体化方法能兼顾机动突防与精确打击需求,典型场景下对PAC-3拦截弹的单发突防成功率达到96.2%。

基于制约理论的超限超载形成机理与治理思路研究

超限超载现象及治理是国内外公路运输管理研究的热点。运用制约理论对超限超载行为的产生、恶化及自加强机制进行分析,认为各利益相关主体对超限超载的支撑作用、监管缺失条件下治理者自由裁量权和选择性执法导致的寻租行为,都加强了运输者超限超载动机。对超限超载行为的治理,不仅要突出对超限超载运输者的治理,也要突出对政府治理行为代理人的治理。提出从超限超载系统的构成入手,从路上治理向源头治理和利益相关者治理转变,从阶段性治理向日常性、程序化治理转变,从行政手段治理为主向制度化治理转变,最终形成公路运输超限超载控制的长效机制。

基于制约理论的超限超载形成机理与治理对策研究

超限超载现象及其治理是国内外公路运输管理研究的热点。运用制约理论(Theory of Constraints,TOC)对超限超载行为的产生、恶化及自加强机制进行分析,认为各利益相关主体对超限超载的支撑作用、监管缺失条件下治理者自由裁量权滥用和选择性执法导致的寻租行为,都加强了运输者超限超载的动机。对超限超载行为的治理,不仅要突出对超限超载运输者的治理,也要突出对政府治理行为代理人的治理。提出从超限超载系统的构成入手,从路上治理向源头治理和利益相关者治理转变,从阶段性治理向日常性、程序化治理转变,从以行政手段治理为主向制度化治理转变,最终形成公路运输超限超载控制的长效机制。

基于模型预测静态二阶锥规划的协同末制导

针对现有序列二阶锥规划求解协同末制导时速度较慢,难以满足实时性要求的问题,结合模型预测静态规划(MPSP)与二阶锥规划(SOCP),提出一种基于模型预测静态二阶锥规划的协同末制导算法。首先,建立考虑过载约束的飞行器协同末制导模型;然后,在MPSP算法基础上,提出终端时间自由的MPSP算法;进一步将有约束的MPSP问题转化为二阶锥规划问题,可以有效处理过程约束。仿真结果表明,所提出的模型预测静态二阶锥规划能兼备MPSP算法的快速性与SOCP的处理约束与最优性特点,通过减少求解变量个数,求解速度提升40%,易于实现在线快速计算。

一种考虑机动能力的交会角约束弹道设计方法

一般导引弹道的设计都是以导弹可用过载远远满足需用过载为前提,但是防空导弹受其尺寸和燃料的限制,在攻击空袭目标时,不仅要考虑其脱靶量,还要权衡其拦截能力进行综合考虑。首先建立了二维交战模型,并通过最优控制理论推导了一种考虑交会角与过载约束的导引方式;然后通过最小二乘法拟合可用过载边界曲线,设计一种时变权系数;最后对导引弹道进行仿真,验证导引方式的可行性。

带落角约束与过载约束的寻初比例导引法

为实现反坦克导弹以较大落角攻击目标,提高导弹毁伤效率,结合落角约束与过载约束提出一种寻初比例导引法。首先建立落角预测模型,得出影响落角的参数;其次,结合导弹过载约束计算比例系数范围;最后,将落角预测模型与适当的比例系数相结合,得出满足战技指标的初值,实现导弹以较大落角命中目标。通过仿真结果表明该设计方法的正确性。

带终端角度约束的双闭环末制导律研究

针对带有终端攻击角要求的拦截弹末制导问题,提出了双闭环制导律。首先,建立弹目相对运动模型,设计内环控制视线角速度,消除目标速度扰动;外环控制视线角,实现视线角跟踪。然后,控制器参数补偿模型非线性参数,简化为线性系统实现视线角跟踪。最后,对该制导律与比例导引律、最优制导律开展仿真,对比分析针对不同速度目标的拦截效果。仿真结果表明:该制导律可实现视线角约束,且其末段弹道较比例导引律的末段弹道更平滑;对于高速的目标,该制导律可以保持良好的拦截效果和角度约束效果。

考虑动态输送容量机制的电力传输线过载风险评估

传输线动态输送容量(DLR)技术旨在使用动态环境参数计算整定传输线输送容量,相较于传输线静态输送容量整定方法,可真实反映传输线实时传输功率上限。然而,DLR数值的计算依赖于风速、光照强度、温度等不确定性较强且难以准确预测的环境参数,换言之,依照DLR机制整定得到的传输线最大传输功率上限也具有不确定性。若其预测偏差过大,可能会造成传输线过载,严重的甚至会引发电网连锁故障。为此,文中提出一种考虑DLR不确定性的电力传输线过载风险评估方法,以盒式不确定性集合描述传输线输送容量不确定性,将其过载风险作为评估指标,优化传输线零过载范围。文中提出的评估问题数学上属于两阶段鲁棒优化问题,应用列与约束生成算法实现模型的高效求解。最后,在搭建的测试系统中验证所提模型及算法的有效性。

基于机动过载限制的EKV拦截时间窗口研究

针对拦截弹对弹道导弹中段有效实施拦截的时间窗口问题，提出了基于EKV机动过载限制的拦截时间窗口计算方法。分析得到了EKV机动产生的偏差只受过载加速度和时间影响，与拦截的方向选择无关。由最早拦截时间和最晚拦截时间，确定了标准进攻弹道与标准拦截弹道之间的拦截时间窗口，在此基础上结合攻防对抗的实战要求，建立了基于最短机动拦截时间的EKV拦截时间窗口模型，得到了EKV过载量与机动距离的关系，最大过载与最短拦截时间关系，仿真分析了EKV受过载限制的拦截时间窗口，对提高弹道导弹攻防对抗能力具有一定的参考价值。

基于最优控制的高超螺旋俯冲轨迹设计

针对高超声速飞行器在俯冲阶段的突防与制导问题,提出了一种基于最优控制的螺旋俯冲轨迹设计方法。首先,根据二阶视线角加速度相对运动方程强耦合、非线性的特点,引入了反馈线性化技术,将非线性系统转化成了线性系统;其次,为了让飞行器实现对目标的期望角度打击,在状态方程中引入了终端落角约束项。然后,以零化视线角速率和使消耗能量最小为目标,采用最优控制得到了加速度形式的控制输入。接着,为了让飞行器在空间内进行螺旋机动,设计了螺旋加速度控制飞行器速度矢量可绕瞬时视线轴进行旋转;最后,考虑到机动与制导的冲突,设计了高度函数使得最优与螺旋两种信号进行匹配。仿真结果显示,在面对相同的防空威胁时,与基于比例螺旋的轨迹相比,本文设计的俯冲轨迹具有更好的突防效果。

基于落角约束的偏置比例导引律的研究

为提升直升机机载反坦克导弹的落角和精度,根据弹目相对运动和碰撞三角形关系,给出导弹落角与弹目相对速度关系,进而推导出基于落角约束的变增益偏置比例导引律的关系式。通过与弹道成型制导律和分段变增益比例导引律对比,此导引律具有较高的制导精度,同时过载变化和控制能量消耗均较小。对此导引律研究表明,可以满足不同仿真条件并具有较高的落角精度,并随着落角约束增大,导弹过载和控制能量消耗变化加剧。最后进一步探讨此导引律的各项系数对弹道的影响,对偏置项和弹目视线角速率的变化分析表明,对于制导指令最初由偏置项起主导作用,此时弹道爬升,后续切换为比例项,在完成落角约束同时也保证弹道的收敛。

轧机开卷卷取直流电机工作电流分析

对直流驱动开卷卷取机工作过程进行分析,按照励磁磁通饱和,和励磁弱磁两种工况分别考虑,计算出张力转矩和动态补偿转矩与料卷卷径的关系。

考虑超载控制与内生拥挤的长短线公交动态运营策略

针对长线公交在部分时段和局部线路上的拥挤,本文提出在部分时段增发短线公交的运行策略。考虑时变的出行需求,本文构建了带有均衡约束和机会约束的动态规划模型,通过近似和逆推解法对动态规划模型进行快速求解,以确定短线公交的动态发车方案。一方面,本文构建机会约束控制车内拥挤,从而帮助提高公交的服务水平,这响应了出行者对公交服务水平的要求越来越高的现实;另一方面,分析了内生拥挤、客流在长短线之间的转移,使得本文的研究更贴合实际。考虑到动态策略的操作难度,本文建立混合整数规划模型对动态策略的启发式特例进行求解。算例分析结果表明,本文提出的动态策略和启发式策略均能通过增加适量的运营成本,有效地缓解长线公交在高峰时期的超载,同时显著减少乘客候车时间成本和车内拥挤;启发式策略能在乘客体验和运营成本之间进行合理权衡,并且在操作简易性方面更具优势。