检索结果-内蒙古大学图书馆

宇航学报 2022年第5期43卷 675-684页

作者：曹严龙腾孙景亮徐广通北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 清华大学精密仪器系北京100084

针对多无人机协同任务分配的时序约束问题,提出了基于非死锁合同网协议(DF-CNP)的分布式时序任务分配方法,从理论上避免任务死锁,提升分配结果最优性。定义了局部信息条件下时序任务死锁判据,通过检测时序任务图环路状态与顶点可达性,... 详细信息

针对多无人机协同任务分配的时序约束问题,提出了基于非死锁合同网协议(DF-CNP)的分布式时序任务分配方法,从理论上避免任务死锁,提升分配结果最优性。定义了局部信息条件下时序任务死锁判据,通过检测时序任务图环路状态与顶点可达性,判定分配方案的全局死锁状态,保证分配结果的可行性。定制了最近邻-深度优先混合搜索算法,在合同网排序过程中优先选择最近邻任务,并结合死锁判据递归回溯,在分布式架构下并行生成满足死锁约束的任务排序方案,提升分配结果的最优性。仿真对比结果表明:相比于非死锁遗传算法(TB-GA),DF-CNP在求解效率方面具有显著优势;与耦合约束一致性束算法(CBBA-TCC)相比,DF-CNP结果最优性明显提升。

关键词：无人机分布式任务分配时序任务死锁合同网协议

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考虑性能及成本的固体火箭发动机多学科设计优化

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推进技术 2022年第7期43卷 70-79页

作者：叶年辉胡少青李宏岩史人赫龙腾北京理工大学宇航学院北京100081 西安近代化学研究所北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型。为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理... 详细信息

为综合考虑固体火箭发动机燃烧室、药柱、喷管等部件成本与内弹道性能的相互影响,梳理其耦合关系,并建立了以总冲最大、成本最小为优化目标的固体火箭发动机多学科设计优化(MDO)模型。为降低MDO问题的计算成本,提出一种基于Kriging代理模型的多目标自适应优化方法(KRGMAOM)。优化过程中,分别对目标与约束构建Kriging模型,并采用多目标优化算法求解,在伪Pareto解中综合考虑支配关系与分布特性选取新增样本点,引导优化快速收敛。算例结果表明,KRG-MAOM算法在全局收敛性与优化效率方面具有显著优势。最后,采用KRG-MAOM算法求解该MDO问题,得到可行的Pareto解集方案,与初始方案相比,同性能情况下成本节省约3.36%;同成本情况下性能提升约10.93%,从而验证了MDO模型合理性与KRG-MAOM算法有效性。

关键词：多目标优化多学科设计优化代理模型固体火箭发动机多学科分析

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高超声速变体飞行器弹道设计优化技术进展

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战术导弹技术 2024年第4期 30-40页

作者：张尧龙腾史人赫太鑫辉叶年辉北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401121

变体技术能够提升高超声速飞行器大空域宽速域飞行能力,有效提升突防性能、射程等关键指标。作为高超声速变体飞行器总体设计的重要环节,变体弹道方案设计与优化是改善全程飞行适应能力、提升变体飞行收益的主要技术手段。通过文献调研... 详细信息

变体技术能够提升高超声速飞行器大空域宽速域飞行能力,有效提升突防性能、射程等关键指标。作为高超声速变体飞行器总体设计的重要环节,变体弹道方案设计与优化是改善全程飞行适应能力、提升变体飞行收益的主要技术手段。通过文献调研,综述了高超声速变体飞行器弹道设计与优化关键技术进展。回顾了高超声速飞行器与变体技术的发展历程,综述了高超声速变体飞行器研究现况。针对高超变体弹道建模设计需求,介绍了高超声速变体方案设计、气动力/热建模、气动力/热预示等方面的研究情况,简述了弹道方案优化技术研究进展。展望了高超声速变体飞行器弹道设计优化未来亟待深入研究的方向。

关键词：高超声速变体飞行器气动力/热助推-滑翔弹道设计优化全程弹道

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自适应学习率的增量强化学习飞行控制

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宇航学报 2022年第1期43卷 111-121页

作者：刘俊辉单家元荣吉利郑雄北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 中国运载火箭技术研究院北京100076

针对预先设定学习率的增量强化学习(IRL)飞行控制律失败率较高,并且无法适应飞行器大范围动力学特性变化下的稳定控制问题,提出一种自适应学习率的增量强化学习(ALRIRL)控制方法。首先,基于小波分析方法构造控制系统稳定度评价函数,用... 详细信息

针对预先设定学习率的增量强化学习(IRL)飞行控制律失败率较高,并且无法适应飞行器大范围动力学特性变化下的稳定控制问题,提出一种自适应学习率的增量强化学习(ALRIRL)控制方法。首先,基于小波分析方法构造控制系统稳定度评价函数,用于评估控制器稳定度。然后,基于梯度下降法设计学习率在线迭代计算方法,以提升强化学习控制器的收敛性。最后,通过随机初始状态及随机动压变化下蒙特卡洛打靶试验和数学仿真来验证ALRIRL算法,仿真结果表明提出的方法能够根据参考状态跟踪误差振荡情况自适应调整学习率参数,实现飞行姿态稳定跟踪控制,提高强化学习飞行控制器的成功率。该方法减轻了IRL飞行控制算法对预先设定学习率超参数的依赖,拓宽了IRL在飞行器大范围动力学参数变化情况下的应用。

关键词：自适应学习率小波分析飞行控制增量强化学习

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月表陨坑检测轻量化深度学习方法

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宇航学报 2022年第6期43卷 830-838页

作者：高艾周永军王俊伟兀泽朝北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工业和信息化部重点实验室北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对目前基于深度学习的陨坑检测方法存在的模型参数量大和检测速度慢的问题,提出了一种轻量化的深度学习陨坑检测方法。首先,采用通道剪枝方法删减卷积神经网络中冗余的卷积核,得到结构紧凑高效的陨坑检测模型。然后,使用轻量化的深度... 详细信息

针对目前基于深度学习的陨坑检测方法存在的模型参数量大和检测速度慢的问题,提出了一种轻量化的深度学习陨坑检测方法。首先,采用通道剪枝方法删减卷积神经网络中冗余的卷积核,得到结构紧凑高效的陨坑检测模型。然后,使用轻量化的深度可分离卷积操作替换基础陨坑检测模型中的标准卷积操作,进一步降低了模型的复杂度。仿真实验结果表明,所提出的轻量化陨坑检测模型能够保证较高的像素预测精度,并且能够适应亮度、图像噪声等干扰因素的影响。同时,与轻量化处理前的模型相比,参数量减少了99.2%,检测速度提升了94%。

关键词：月球着陆探测陨坑检测深度学习卷积神经网络轻量化处理

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考虑结构参数不确定性的月球探测器结构优化设计

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宇航学报 2021年第12期42卷 1502-1514页

作者：陈昭岳刘莉岳振江北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,... 详细信息

针对月球探测器结构优化过程中存在的分析耗时和结构参数不确定性影响问题,提出了考虑结构参数不确定性的月球探测器结构快速优化框架。优化框架基于多域子结构运动综合方法,建立了月球探测器结构多域子结构模型,实现了模型规模的降低,提高了模型分析效率;基于区间场不确定性分析方法,建立了结构参数不确定性模型,并开展了探测器结构参数区间灵敏度分析;基于区间可能度理论实现了不确定性优化问题的转换。通过两个优化算例进行方法验证,优化分析结果表明,基于本文的结构优化框架,可以明显提高结构优化效率;通过与确定性优化结果对比,验证了考虑结构不确定性的结构优化可以提高分析结果的可靠性。

关键词：月球探测器力学环境动力学优化设计多域子结构方法区间不确定性

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升力体式浮升混合飞艇多学科设计优化

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北京航空航天大学学报 2021年第1期47卷 72-83页

作者：孟军辉李沫宁马诺刘莉北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多... 详细信息

升力体式混合飞艇是全球远距离大载重运输的重要选择,随着全球贸易的发展,逐渐成为国内外的研究热点。作为航空宇航技术、新能源技术和高性能材料技术相结合的新概念飞行器,混合飞艇设计过程需对多个学科进行综合考虑和优化。为了将多学科设计优化(MDO)方法引入到混合飞艇的总体设计中,将其分解为能源子系统、气动和推进子系统以及结构和重量子系统。在子系统模型构建的基础上,提出具有自适应能力的基于响应面的并行子空间优化(CSSO-RS)算法,将重量平衡和能量平衡作为实现远距离载重运输的约束条件,并提出爬升、日间巡航、滑翔和夜间巡航的多阶段任务剖面,以充分利用太阳能电池、燃料电池和锂电池的优势,实现混合飞艇的最优化设计。优化结果表明:具有自适应能力的优化算法在精确度和计算效率上均有明显的优势,同时重量分配的结果也为混合飞艇结构轻量化设计和能源系统设计提出了更高的要求。

关键词：混合飞艇混合能源多学科设计优化(MDO) 基于响应面的并行子空间优化(CSSO-RS) 近似模型

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考虑材料烧蚀的整流罩结构热稳定性优化设计

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战术导弹技术 2023年第3期 51-58页

作者：王志岳振江尹莲花陈友伟刘莉北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京宇航系统工程研究所北京100076

为提高整流罩设计过程中烧蚀热响应预测及热应力对临界承载能力影响的准确性,提出了一种考虑材料烧蚀的整流罩结构热稳定性优化设计流程。考虑整流罩防护层热传导、热解吸热、热解气体流动及烧蚀后退,结构层热传导,建立热响应分析模型;... 详细信息

为提高整流罩设计过程中烧蚀热响应预测及热应力对临界承载能力影响的准确性,提出了一种考虑材料烧蚀的整流罩结构热稳定性优化设计流程。考虑整流罩防护层热传导、热解吸热、热解气体流动及烧蚀后退,结构层热传导,建立热响应分析模型;应用一阶剪应变理论建立热屈曲平衡方程得到锥壳热稳定性分析模型。对整流罩前锥段进行优化设计,获得了前锥段结构设计参数,减轻了前锥段结构质量。算例结果表明,所提方法可通过精细化分析有效缩减设计冗余,对整流罩结构设计具有指导意义。

关键词：整流罩烧蚀热响应热应力优化设计稳定性热解

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面向在轨靠泊加注的管路力学分析与优化设计

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宇航学报 2022年第9期43卷 1196-1207页

作者：孙志成李世鹏宋晓东黄奕勇张欢闫明政北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

面向在轨伸出式靠泊加注任务,针对对接过程中加注管路因同步外伸而产生附加力的问题,提出了一种偏置椭圆螺旋构型的加注管路。首先,推导了管路的轴向刚度和应力数学表达式,通过有限元仿真和实验校验了上述两个表达式的准确性。之后,将... 详细信息

面向在轨伸出式靠泊加注任务,针对对接过程中加注管路因同步外伸而产生附加力的问题,提出了一种偏置椭圆螺旋构型的加注管路。首先,推导了管路的轴向刚度和应力数学表达式,通过有限元仿真和实验校验了上述两个表达式的准确性。之后,将偏置椭圆螺旋管路与其他三种适用管路在同一设计空间下分别进行了基于最小轴向刚度的构型优化设计,得到了上述四种管路各自的最优构型与最小附加力,形成了该类在轨加注螺旋管路的完整设计方法。与仿真和实验结果对比,所推导的管路轴向刚度与应力数学表达式的相对误差均小于5%,可用于该类管路的设计分析。与无偏圆螺旋管路相比,所提出的偏置椭圆螺旋管路将靠泊加注对接过程中的管路附加力降低了约83.5%,更适用于在轨靠泊加注任务。

关键词：在轨加注椭圆螺旋管路轴向刚度优化设计在轨靠泊

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助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标近似优化

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上海航天（中英文） 2024年第3期41卷 110-120页

作者：翟艺云龙腾刘震宇史人赫叶年辉北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京机电工程总体设计部北京100039 北京理工大学重庆创新中心重庆401120

针对助推滑翔变体飞行器弹道方案最优变形求解难、多设计指标相互矛盾等问题,开展助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标设计优化研究。首先构建了助推滑翔变体飞行器全程弹道方案优化框架,通过内外层分别优化控制参数及弹道方案参数,并建... 详细信息

针对助推滑翔变体飞行器弹道方案最优变形求解难、多设计指标相互矛盾等问题,开展助推滑翔变体飞行器弹道方案多目标设计优化研究。首先构建了助推滑翔变体飞行器全程弹道方案优化框架,通过内外层分别优化控制参数及弹道方案参数,并建立了以起飞质量最小、射程最大为优化目标的弹道方案多目标优化模型。在弹道建模中,基于牛顿迭代法建立助推段弹道模型,基于伪谱法建立最优变体再入滑翔段弹道模型。此外,提出了基于差分进化的多目标近似约束优化方法(MACO-DE),实现助推滑翔变体飞行器弹道方案优化。对比初始方案,在射程不变情况下,起飞质量至多降低3.81%,在起飞质量不变情况下,射程至多提升6.62%,从而验证了全程弹道模型的合理性与MACO-DE方法的有效性。

关键词：助推滑翔变体飞行器全程弹道弹道优化多目标优化近似优化

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