碳纤维增强坩埚预制体缠绕线型轨迹研究

本文针对针刺碳/碳坩埚整体连续纤维不足和周向力学性能较差的问题,采用碳纤维增强缠绕碳/碳坩埚预制体。基于非测地线理论建立稳定缠绕方程,以切点法为基础,结合标准线法总结了非轴对称封头壳体的缠绕线型规律,推导出纤维均匀布满时的中心转角计算公式,建立了优化求解封头段滑移系数和圆柱段滑移系数的计算模型,提出了碳/碳坩埚预制体增强碳纤维缠绕的线型设计流程,基于等悬长约束条件,对四轴缠绕机各轴运功轨迹方程求解。对缠绕线型和缠绕机运动轨迹进行仿真,研究了切点数对缠绕线型及运动轨迹的影响。进行缠绕试验,结果表明:计算模型设计合理,纤维可以实现连续稳定缠绕,并且经过一定循环后实现均匀布满,验证了各轴运动轨迹方程的正确性和线型设计方法的可行性。

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛；预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8 s,采样时间间隔宜在60~120 ms 范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。

面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性评估

针对轨迹跟踪任务,阐述了机器人运动可靠性与末端定位精度的数学关系,分析了定位精度的影响因素,建立了面向轨迹跟踪任务的机器人运动可靠性通用模型。引入等效极值原则,将模型求解的多维积分问题转化为一维积分问题,实现了模型的简化求解。以八自由度模块化机器人为研究对象开展仿真研究,实现了典型轨迹跟踪任务的运动可靠性定量评估;在引入相同误差的情况下,深入分析了各因素对运动可靠性的影响情况,分析结果为轨迹跟踪任务的优化控制提供了理论依据。

胜利低渗油田长水平段水平井钻井关键技术

长水平段水平井钻井技术已经成为低渗透油气田开发的重要技术保障,但国内相关技术起步较晚,对该项技术的认识还需要统一,对如何发展与该技术配套的优快钻井技术有待进一步研究。通过分析该技术在井眼轨道优化设计、井眼轨迹控制和钻井液性能提高方面的主要技术难点,明确了关键技术攻关方向。通过模拟分析井眼轨道摩阻、扭矩,确定了造斜率和井眼轨道类型的优选原则;通过分析靶前位移与裸眼段摩阻系数的敏感性,明确了二者关系,并就其成因进行了钻柱力学解释,提出了靶前位移的优选原则,形成了长水平段水平井井眼轨道设计的主要思路。建立了基于地层可钻性级值的井眼轨迹控制方案优化方法,提出了以旋转减摩技术为基础的井眼轨迹高效控制思路。梳理了井壁稳定、井眼净化和润滑防卡等长水平段水平井钻井液关键技术,介绍了相应的主要技术措施。结合高平1井,介绍了上述各关键技术的应用情况,实例验证了各技术的有效性。

一种高带宽四舵翼电动舵机的可行性研究

针对普通电动舵机在高速飞行的常规弹药上无法有效实现飞行姿态控制问题,根据简易制导弹药自主修正对电动舵机的性能要求,从舵机系统的结构、硬件和软件设计等方面综合考虑提高系统的带宽,设计基于CAN总线通信和DSP控制的无刷直流电机四舵翼舵机系统,建立舵机系统二自由度数学模型,设计带前馈的模糊自整定PID串级控制器,并通过建模仿真和原理样机的弹簧钢悬臂梁加载实验进行验证。仿真和实验结果表明,该电动舵机系统在最大舵偏角20°时,带宽达到10 Hz,且舵机系统的位置指令跟踪和力矩干扰抑制能力较强,具备在常规弹药弹道修正中应用的可能性。

一种反馈线性化弹道跟踪制导律设计

针对防空导弹弹道跟踪问题,基于反馈线性化理论设计了一种弹道跟踪制导律。使用反馈线性化方法对导弹质点运动模型精确线性化;利用该线性化模型和线性二次型最优调节器(LQR)理论设计跟踪制导律,并给出制导系统工作流程;在存在初始误差和随机风干扰的条件下,将所设计的跟踪制导律应用于导弹质点运动仿真,并与基于小扰动模型设计的LQR跟踪制导律进行比较。结果表明,基于反馈线性化所设计的制导律性能更好。

个性化隐私保护轨迹发布算法

传统关于轨迹隐私保护的研究大多假设所有轨迹具有相同的隐私需求。然而,现实应用中不同轨迹的隐私需求可能不尽相同,使用相同的隐私保护标准对轨迹进行处理将使所发布轨迹的可用性降低。为此,提出一种可实现个性化轨迹隐私保护的(K,ε)-隐私模型和基于该模型的个性化隐私保护轨迹匿名算法IDU-K。算法在保证发布轨迹数据的信息损失率不超过阈值ε的前提下,采用基于贪心聚类的等价类划分思想对含有不同隐私需求的轨迹集合进行个性化匿名处理。实验对算法IDU-K的隐私保护有效性及发布数据可用性与同类算法进行比较分析。实验结果表明,算法IDU-K是有效可行的。

基于Gauss伪谱法的滑翔弹道快速优化

针对远程精确制导炮弹弹道优化问题,给出了一种基于Gauss伪谱法的滑翔弹道快速优化方法。以制导炮弹飞行时间为性能指标,考虑一阶动力学滞后,引入虚拟控制量,并将其作为优化变量,为保证攻击效果,对滑翔末端弹道倾角和速度值进行了约束,建立了纵向平面内弹道优化模型。利用Gauss伪谱法对状态量和控制量进行了离散,将最优控制问题转换为非线性规划问题,并利用序列二次规划法对其进行了求解,最后将求解结果与传统的直接打靶法进行了对比。结果表明,该方法具有较高的优化效率,能够快速计算出满足各种约束的滑翔弹道,具有在线优化的潜力。

利用出租车轨迹数据估计城市道路拥堵状况

交通拥堵是当代各大城市普遍面临的问题,如何通过各种技术手段发现城市交通的易拥堵路段并予以改善是城市交通相关部门以及学者关心的一个问题。通过各种GPS设备产生的历史轨迹数据对城市的研究逐渐受到重视,且取得一定的进展。文中总结运行车辆的4种通行状态:正常行驶、停靠/停泊、信号灯等待以及拥堵,分析这4种状态下运行车辆的速度特征,定义轨迹段平均速度和轨迹段速度方差两个数字特征用来描述运行车辆轨迹段的速度特征以及描述路段拥堵程度的拥堵指数,提出一种基于轨迹分段的拥堵检测的可视化方法,通过实验验证发现其可以较好地估计城市交通拥堵状况。

基于Boosting学习算法的雷达弹道识别

弹道外推技术在炮位雷达的侦察和校射中起关键作用，弹道外推的精度直接决定着炮位侦察校射雷达的性能。在文献[1]中，作者提出了将弹道外推分为弹道识别和特定弹道外推两个阶段，并用支持向量机方法对弹道识别进行了系统研究。文中引进Boosting学习算法进行弹道识别。仿真结果表明，基于决策树的Boosting学习算法是一种有效的弹道识别方法，并且识别精度高于基于核技巧的支持向量机方法。

采用分段思想的中段弹道预测算法

针对传统弹道预测方法存在的不足,提出了基于分段思想的弹道轨迹预测改进方法。介绍了中段弹道预测的一般方法,并对其误差产生的原因进行了分析;提出分段的思想,即将前一段新获得的预测终点作为下一段预测的起始点,来减少预测误差的积累,进而给出弹道轨迹预测的改进方法。对相关算法和流程进行了仿真验证及结果分析,结果表明:改进后的预测方法比传统方法误差减小了19%,验证了所提算法的有效性。

填充床中细小颗粒渗流行为的DEM模拟

为进一步探索COREX过程固体物料的运动状态,对COREX过程中涉及到的细小颗粒渗流行为进行了DEM模拟。考察不同颗粒直径比、阻尼系数及滑动摩擦系数对细小颗粒渗流行为的影响,特别是计算得到不同模拟参数下细小颗粒在填充床内的运动轨迹。模拟结果显示,渗流过程中细小颗粒的平均渗流速度为一定值。随着颗粒直径比的增加,颗粒竖直方向的渗流速度逐渐减小,停留时间与径向弥散逐渐变大。随着颗粒间阻尼系数的增加,颗粒渗流速度逐渐增加,停留时间逐渐减小,径向弥散逐渐变小。滑动摩擦系数对细小颗粒的渗流行为影响较小。从细小颗粒运动轨迹分析可知,颗粒直径比变大时,细小颗粒易在空隙中缓慢移动,易趋于静止床层中,导致颗粒沉积。随着颗粒间阻尼系数变小,颗粒运动轨迹向填充床边缘发展,偏离床层中心。

低空风风场建模与对弹丸弹道特性影响的研究

基于弹箭外弹道学理论及外弹道气象学理论,建立弹丸在不同风场运动时弹道特性的数学模型.以某型榴弹为例,研究分析不同风场对弹丸弹道特性的影响.仿真结果表明,弹道风对弹丸射程和落速影响较大,对弹丸最大弹道高和飞行时间影响较小,弹道逆风与弹道横风相互作用下对弹丸侧偏影响大于弹道顺风与弹道横风相互作用的影响.

非标准气象条件下空地导弹弹道视景仿真

为研究非标准条件下气象要素对导弹制导精度的影响,给出了一种适用于空地导弹在三维空间飞行的复合导引律,建立了非标准气象条件下的复合导引法导引弹道模型。同时给出了大气运动基本方程组(MM5方程组)易于编程计算的数值解法,采用变步长的四阶龙格库塔数值积分法,联立求解相关的微分方程组,对比分析了标准大气环境下比例导引法导引弹道和非标准气象条件下复合导引法导引弹道,得出了复合导引法导引弹道更接近真实的弹道。使用STK(卫星工具包)对某空地导弹的2种导引弹道进行了视景仿真,直观形象地显示了导弹飞行的运动轨迹。

风对迫弹弹道辨识精度影响的修正算法

针对基于涡轮发电机输出频率的弹道辨识方法在非标准气象条件应用不能保证辨识精度的问题,提出了用于修正风对该弹道辨识方法辨识精度影响的算法。该算法通过事先建立多个特定风速下涡轮发电机输出信息对应的速度与所辨识弹道参量的拟合关系,再利用实际风速与对应特定风速关系进行插值来修正辨识结果。仿真结果表明:该修正算法能够有效消除风对原弹道辨识方法辨识精度带来的不利影响,增强了弹道辨识方法的环境适应性。

具有扇区输入非线性的三轴MEMS陀螺仪鲁棒自适应控制

微机电系统(micro-electro-mechanic system,MEMS)陀螺仪在制造和应用过程中会受到系统参数不确定、外界干扰和力电换能器非线性效应的影响,降低MEMS陀螺仪的检测精度。提出一种基于增益自适应的滑模控制策略对MEMS陀螺仪3个轴向轨迹进行控制,采用一种基于时变死区技术的积分自适应律估计参数不确定和干扰的上界以避免估计发散,选择合适的控制律消除非线性扇区输入的影响,实现陀螺3个轴向的轨迹跟踪指定的参考运动,从而提高检测精度。最后利用Lyapunov直接法证明了闭环误差系统的渐近稳定性和所有信号的有界性。仿真结果表明了该策略的有效性。

某型末制导炮弹惯导飞行角运动研究

为研究某型末制导炮弹惯性飞行过程的稳定性,建立该炮弹在惯导飞行阶段有控弹道攻角运动方程.基于该攻角运动方程,求解方程特征根推导出末制导炮弹自由运动的稳定性条件,并给出舵片偏转控制力对弹体强迫作用的解,分别讨论了影响自由运动和受迫运动稳定性的因素.分析结果表明,惯性飞行过程中,舵面参数以及弹丸转动角速度是影响飞行稳定的主要因素,舵片偏转过程与弹丸共振条件无关.

基于Lyapunov最优反馈控制的月球中继卫星转移轨道设计

随着电推进器及小推力转移变轨的研究逐渐深入,在深空探测领域应用电推力器是必然的发展趋势.文章基于以月球中继卫星的运行轨道地月L2点Halo轨道为目标轨道的轨道转移任务,采用Lyapunov最优反馈控制方法,计算单一轨道根数的局部最优控制率,通过遗传算法调整五个轨道根数的权重,得到时间最优的月球中继卫星小推力轨道转移方案,具有工程应用意义.

弹道修正弹射程偏差预测与阻力板展开时机优化

根据弹道修正弹阻力板的展开控制对于射程偏差预测要求的实时性,提出基于摄动原理的射程偏差预测算法.为解决阻力板修正能力在线计算数据量大的问题,提出在弹载计算机上装定阻力板修正能力表格的方法,给出发射前计算修正能力表格的过程和飞行中使用修正能力表格的步骤,提出阻力板展开时机的优化判断条件,并采用该方法对某型弹道修正火箭弹射程修正控制进行仿真试验和飞行试验.仿真试验结果表明,当目标射程为33 565.4m时,经修正后火箭弹的射程偏差能控制在20m以内;飞行试验结果表明,弹道修正火箭弹的射程偏差实测为24m,射程精度得到明显提高.

组合发动机系统控制方程（2）

一组能够描述各种组合发动机系统工作的通用方程组已用于弹道计算的通用程序包ＴＣ系列，使得通用程序包ＴＣ对各种类型的火箭和空间飞行器的弹车员道仿真方便又准确。本文是第２部分。