检索结果-内蒙古大学图书馆

力学进展 2024年第1期54卷 1-60页

作者：耿琳琳袁锦波程文胡更开周萧明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

非厄米理论是研究开放系统动力学行为的一种理论框架,其概念起源于量子力学,借助该理论可以揭示出奇异点、手性模态转换、拓扑趋肤效应等新奇现象,为反常波动与振动调控提供了新思路.本文着重以力学的语言对非厄米系统的基础概念进行介... 详细信息

非厄米理论是研究开放系统动力学行为的一种理论框架,其概念起源于量子力学,借助该理论可以揭示出奇异点、手性模态转换、拓扑趋肤效应等新奇现象,为反常波动与振动调控提供了新思路.本文着重以力学的语言对非厄米系统的基础概念进行介绍,阐明经典系统与非厄米系统的关联和扩展关系,并介绍相关前沿研究进展.首先介绍非厄米力学系统中的奇异点、宇称-时间反演对称性等基本概念,并介绍奇异点微扰理论及其在高灵敏度传感等领域的应用机理,之后介绍奇异点附近特征值曲面的拓扑结构,以及环绕奇异点的模态演化规律,最后介绍非厄米力学系统中的拓扑波动行为.

关键词：非厄米系统非保守系统奇异点宇称-时间反演对称非厄米拓扑

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基于卷积神经网络的非合作目标两阶段位姿估计方法

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北京理工大学学报 2023年第7期43卷 734-743页

作者：苏迪张成王柯孙凯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

针对空间非合作目标在轨服务中的位姿估计问题,提出了一种基于卷积神经网络的两阶段相对位姿视觉估计算法.该算法在阶段1中结合位置回归和检测模块,将检测后的图像输入阶段2中,并对任务过程中的绕飞和接近两种情况分别设计姿态估计模型... 详细信息

针对空间非合作目标在轨服务中的位姿估计问题,提出了一种基于卷积神经网络的两阶段相对位姿视觉估计算法.该算法在阶段1中结合位置回归和检测模块,将检测后的图像输入阶段2中,并对任务过程中的绕飞和接近两种情况分别设计姿态估计模型,绕飞时采用分类代替回归的间接方法,接近时采用直接回归方法估计姿态,实现了对非合作目标在轨服务过程的位姿估计.充足的消融实验验证了各阶段模型的有效性,仿真实验位置精度可达0.1836 m,姿态精度可达2.9489°,表明了基于卷积神经网络的单目视觉方法应用于非合作目标在轨服务中位姿估计的可行性.

关键词：卷积神经网络非合作目标位姿估计单目视觉目标检测

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面向高超声速滑翔目标的多模型多意图融合轨迹预测

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宇航学报 2024年第2期45卷 167-180页

作者：李佳丽郭杰唐胜景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(北京理工大学) 北京100081

针对高超声速滑翔目标速度快、机动强导致轨迹预测精度低且窗口有限的问题,提出了一种多模型多意图融合轨迹预测方法。首先从目标的控制规律出发,构建了纵向、侧向解耦的时变预测模型集,以升力参数、阻力参数与倾侧角幅值为特征参数,通... 详细信息

针对高超声速滑翔目标速度快、机动强导致轨迹预测精度低且窗口有限的问题,提出了一种多模型多意图融合轨迹预测方法。首先从目标的控制规律出发,构建了纵向、侧向解耦的时变预测模型集,以升力参数、阻力参数与倾侧角幅值为特征参数,通过最小二乘法与高斯假设设计纵向模型;以倾侧角符号为特征参数,针对攻击意图、规避禁飞区以及C/S型机动等典型动作设计侧向模型。然后考虑意图距离、航向角与规避禁飞区等因素设计意图代价函数,基于贝叶斯理论推导预测模型与意图的后验概率递推公式,通过多机动模式、多意图的双层次融合提高轨迹预测准确性与鲁棒性。仿真结果表明,该方法能够应对高超声速滑翔目标的复杂机动,有效提高了长时轨迹预测精度。

关键词：高超声速滑翔飞行器轨迹预测机动模式推断意图推断贝叶斯理论

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基于载机视觉信息的改进视线制导律设计

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系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2779-2788页

作者：张文稳张成郑晨明程润北陈天乐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 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对无人机机载武器低成本精确打击的需求,提出利用机载光电吊舱获取制导信息、采用视线制导法进行制导律设计的方案。通过分析载机、导弹和目标的运动关系,建立了系统状态空间模型,基于反步法和滑模控制设计了改进视线制导律。对制导... 详细信息

针对无人机机载武器低成本精确打击的需求,提出利用机载光电吊舱获取制导信息、采用视线制导法进行制导律设计的方案。通过分析载机、导弹和目标的运动关系,建立了系统状态空间模型,基于反步法和滑模控制设计了改进视线制导律。对制导律中无法由载机获取的参数进行了讨论,采用跟踪微分器提取视线角并估计视线角速度信息。数值仿真结果表明,在视线角存在噪声且导弹矢径拉偏的情况下,改进视线制导律仍可保证对地面目标的精准打击。与传统视线制导律相比,载机的运动方向不受限制,可在发射导弹后远离目标以免受到威胁,符合现实需求。

关键词：视线制导反步法滑模控制机载空地导弹跟踪微分器

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融合注意力机制和多层动态形变卷积的多视图立体视觉重建方法

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兵工学报 2024年第10期45卷 3631-3641页

作者：孙凯张成詹天苏迪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 杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院浙江杭州310051

针对现有多视图立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)技术提取弱纹理区域和非郎伯体曲面特征信息不充分及重建效果不理想问题,提出一种融合注意力机制和多层动态形变卷积的AMDC-PatchmatchNet方法。构建一种融合坐标注意力的特征提取网络,... 详细信息

针对现有多视图立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)技术提取弱纹理区域和非郎伯体曲面特征信息不充分及重建效果不理想问题,提出一种融合注意力机制和多层动态形变卷积的AMDC-PatchmatchNet方法。构建一种融合坐标注意力的特征提取网络,能更准确地捕捉重建对象的边缘形状和纹理特征,同时融合一种基于动态形变卷积的自适应感受野模块,根据不同尺度的特征自适应调整感受野的大小和形状,获得兼具全局和细节的特征表示。在DTU数据集上的测试结果表明,所提方法相较于主流MVS方法,点云重建整体性指标提高2.8%,并且在航空影像数据集上验证了模型的泛化能力。

关键词：多视图立体视觉注意力机制动态形变卷积深度学习

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基于自适应采样的高超声速飞行器气动热全局快速预示

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航空学报 2023年第6期44卷 133-150页

作者：杨国涛岳振江刘莉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

高超声速飞行器热防护系统设计中高精度气动热分析模型使得设计计算成本不断增加,基于数据驱动的气动热环境预示方法受到广泛关注。针对有限高精度模型计算成本下提升全局预示精度的问题,提出一种基于模糊聚类的批量自适应采样方法。根... 详细信息

高超声速飞行器热防护系统设计中高精度气动热分析模型使得设计计算成本不断增加,基于数据驱动的气动热环境预示方法受到广泛关注。针对有限高精度模型计算成本下提升全局预示精度的问题,提出一种基于模糊聚类的批量自适应采样方法。根据预示误差分布特征通过聚类采用超球分割构建采样影响域,兼顾误差较大的重点采样域与全局探索;通过当地误差评分系数加权构建采样拒绝域,减小新增样本冗余;结合maxmin准则在综合确定的重点采样空间中新增样本,提升采样质量,进而实现预示模型全局精度快速提升。数值测试算例表明,所提方法与One-Shot、APSFC、CV-Voronoi方法相比能有效降低所需采样规模,加速提升预示精度。通过类HTV-2飞行器气动热快速预示实例,验证了方法的有效性与工程实用性。

关键词：自适应采样模糊聚类快速预示高超声速气动热

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斜掠气梁充气翼湿模态分析与试验

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航空学报 2023年第2期44卷 222-236页

作者：孟繁敏马诺马文朝孟军辉李文光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

参考气动弹性剪裁思想,通过将充气翼内部气梁沿展向偏转一定角度设计一种新型斜掠气梁充气翼。针对充气翼结构动力学特性研究需要对考虑周围空气影响的湿模态进行分析,在考虑空气附加质量影响和流场对于系统刚度贡献的前提下,发展了一... 详细信息

参考气动弹性剪裁思想,通过将充气翼内部气梁沿展向偏转一定角度设计一种新型斜掠气梁充气翼。针对充气翼结构动力学特性研究需要对考虑周围空气影响的湿模态进行分析,在考虑空气附加质量影响和流场对于系统刚度贡献的前提下,发展了一种针对柔性充气结构湿模态快速建模分析的附加质量-刚度法。在柔性充气管算例验证了所提方法有效性的基础上,完成了对传统直梁充气翼和斜掠气梁充气翼湿模态的仿真研究,并与地面振动试验(GVT)结果进行对比分析。结果表明,3种充气翼湿模态仿真结果与试验结果均吻合较好,充气翼结构固有频率随充气内压上升而增加,同时相比于传统直梁充气翼,斜掠气梁充气翼第1阶与第2阶模态具有更低的固有频率之比,且弦向模态能够显著消除,对改善充气翼飞行器的气弹性能具有重要意义。

关键词：充气翼动力学特性湿模态附加质量-刚度法地面振动试验

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跨域变体飞行器气动力热非层次多模型融合降阶方法

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航空学报 2023年第21期44卷 159-172页

作者：武宇飞龙腾史人赫张尧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

跨域变体飞行器根据飞行状态改变构型以提升大空域宽速域飞行能力,已成为当前研究热点。建立了类乘波体跨域变体飞行器基于雷诺平均纳维–斯托克斯(RANS)方程的气动力热高精度模型、基于工程估算方法的气动力热低精度模型。针对高超声... 详细信息

跨域变体飞行器根据飞行状态改变构型以提升大空域宽速域飞行能力,已成为当前研究热点。建立了类乘波体跨域变体飞行器基于雷诺平均纳维–斯托克斯(RANS)方程的气动力热高精度模型、基于工程估算方法的气动力热低精度模型。针对高超声速气动力热仿真存在非层次多模型的特点,提出基于多层Kriging与二次规划的非层次多模型融合降阶方法(NMF-MKQP),推导解耦的均方误差表达式,将比例系数极大似然估计全局优化问题转化为二次规划问题,解析确定模型比例系数以降低构造成本,高效实现非层次多模型融合降阶。数值算例测试结果表明,降阶模型的近似精度与国际同类算法相比具有明显优势。基于气动力热特性降阶模型,揭示了后掠角及展长对跨域变体飞行器气动力热特性的影响规律,进而确定滑翔跨域飞行的变体方案。在减少最大热流的同时,变体方案通过增加升阻比,改善了飞行器跨域飞行性能。

关键词：跨域变体飞行器气动力热非层次多模型融合模型降阶机翼变后掠机翼变展长

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基于联立法的运载火箭上升段轨迹优化研究

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导弹与航天运载技术（中英文） 2024年第6期 21-27页

作者：黄繁冀四梅郭杰唐胜景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

针对运载火箭大气层内复杂多约束的上升段轨迹优化问题,提出一种基于联立法的轨迹优化方法。该方法采用联立框架下的直接法求解,通过有限元正交配置法离散状态变量和控制变量,再用内点法求解离散后的非线性规划问题,从而平衡了计算效率... 详细信息

针对运载火箭大气层内复杂多约束的上升段轨迹优化问题,提出一种基于联立法的轨迹优化方法。该方法采用联立框架下的直接法求解,通过有限元正交配置法离散状态变量和控制变量,再用内点法求解离散后的非线性规划问题,从而平衡了计算效率和求解精度,提高轨迹优化的自主性和任务适应能力。针对离散后非线性规划问题规模越大梯度矩阵计算耗时越多的问题,充分利用偏导数矩阵的稀疏性,将非线性规划(NonlinearProgramming,NLP)梯度中非零项的求解转化为原最优控制问题偏导数的求解,从而进一步提高轨迹优化的效率。仿真结果表明,该方法能很好地完成飞行任务,满足约束条件。

关键词：联立框架有限元正交配置法内点法梯度矩阵稀疏性

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基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制器设计

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系统工程与电子技术 2024年第11期46卷 3820-3826页

作者：符式康刘俊辉陈昊单家元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 北京电子工程研究所北京100093

针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性,提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性,设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获得... 详细信息

针对大迎角飞行控制过程中存在的强气动非线性和模型不确定性,提出一种基于改进跟踪微分器的增量动态逆控制方法。考虑飞行器大迎角飞行姿态控制动力学特性,设计了外环为动态逆、内环为增量动态逆的控制器。针对采用传统跟踪微分器获得增量动态逆所需的角加速度信息时存在的信号颤振和滤波效果差的问题,采用非线性函数和线性函数结合的方式,设计了一种改进的跟踪微分器。通过大迎角飞行数值仿真,验证了设计的跟踪微分器在准确提取角加速度的同时具有一定的抗噪性,基于此微分器设计的增量动态逆控制器对气动不确定性具有鲁棒性。

关键词：改进跟踪微分器非线性增量动态逆控制气动不确定性

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