检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2022年第10期43卷 102-114页

作者：蔡国飙张百一贺碧蛟翁惠焱刘立辉北京航空航天大学宇航学院北京100191 航天器设计优化与动态模拟教育部重点实验室北京100191

真空环境中,姿轨控发动机工作产生的高温高速真空羽流会对航天器产生气动力、气动热、污染、电磁干扰和视场干扰等效应,影响航天器正常工作甚至任务成败。因此,真空羽流及其效应评估和防护是航天领域的关键科学和工程问题。直接模拟蒙... 详细信息

真空环境中,姿轨控发动机工作产生的高温高速真空羽流会对航天器产生气动力、气动热、污染、电磁干扰和视场干扰等效应,影响航天器正常工作甚至任务成败。因此,真空羽流及其效应评估和防护是航天领域的关键科学和工程问题。直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法是真空羽流数值模拟的主流方法,但DSMC是一种粒子模拟方法,非常耗时,严重制约了真空羽流及其效应的评估效率。提出了一种基于卷积神经网络的直接模拟蒙特卡洛(CNN-DSMC)方法。CNN-DSMC的训练集包括两个部分:将DSMC羽流数值模型的几何拓扑与边界条件信息作为训练集的输入,将DSMC数值模拟得到的羽流流场数据作为训练集的输出。将该训练集输入卷积神经网络进行训练,可得到高精度、高效率的真空羽流智能化计算模型,以此预测不同条件下的真空羽流流场。以月球探测器月面着陆过程中的真空羽流场为例,分别使用CNN-DSMC和DSMC数值模拟了在不同着陆高度条件下的真空羽流流场流速和密度。结果显示,两种方法结果基本一致,流场流速和密度的平均相对误差分别小于6.0%和8.8%。但与传统的DSMC方法相比,CNN-DSMC方法的计算速度提升至少4个量级,最大可达6个量级。因此,本文提出的CNN-DSMC方法在真空羽流数值模拟方面具有较强的应用潜力。

关键词：真空羽流人工智能深度学习神经网络直接模拟蒙特卡洛

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基于摄动法考虑高度影响的二维末段解析解

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飞行力学 2024年第6期42卷 71-76,82页

作者：王楠翔陈万春王鹏北京航空航天大学宇航学院北京100191 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

针对末段打击任务,提出一种基于摄动法的解析解。在零控情况下,考虑重力加速度随高度变化和阻力的影响,利用摄动法建立了高度、速度和弹道倾角的解析表达式。将二维三自由度非线性动力学,分为考虑重力和阻力主要影响的零阶动力学和补偿... 详细信息

针对末段打击任务,提出一种基于摄动法的解析解。在零控情况下,考虑重力加速度随高度变化和阻力的影响,利用摄动法建立了高度、速度和弹道倾角的解析表达式。将二维三自由度非线性动力学,分为考虑重力和阻力主要影响的零阶动力学和补偿其他影响的一阶动力学,利用经验引入一个中间变量,并用拉格朗日插值多项式拟合求解解析解。仿真结果表明:得到的高度、速度和弹道倾角的解析式与弹道积分精度相当,但计算效率远高于后者;相比未考虑重力加速度变化的解析解而言,对于弹道积分拟合程度更好,精度更高。

关键词：摄动法末段解析解非线性动力学

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含有耦合力矩对消装置的多体遥感卫星姿态控制

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飞行力学 2024年第5期42卷 55-63页

作者：张昊金磊北京航空航天大学宇航学院北京100191 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

含有多自由度光学载荷的遥感卫星可在卫星本体保持姿态稳定的情况下执行成像任务,对含有耦合力矩对消装置的多体遥感卫星姿态控制进行了研究。首先,基于显式凯恩方法建立了含有二自由度光学载荷的多体遥感卫星动力学模型;然后,建立了扩... 详细信息

含有多自由度光学载荷的遥感卫星可在卫星本体保持姿态稳定的情况下执行成像任务,对含有耦合力矩对消装置的多体遥感卫星姿态控制进行了研究。首先,基于显式凯恩方法建立了含有二自由度光学载荷的多体遥感卫星动力学模型;然后,建立了扩张状态观测器,对卫星本体受到的内外总扰动进行估计,并基于扩张状态观测器设计了星体姿态控制律;最后,设计了基于动量轮的内部耦合力矩对消方案,通过设计动量轮指令转速,利用动量轮产生的力矩抵消光学载荷转动对卫星本体产生的干扰力矩,避免了卫星本体姿态控制力矩幅值过大的问题。数值仿真验证了所建立的卫星动力学模型与控制方案的正确性和有效性。

关键词：多体卫星凯恩方程扩张状态观测器

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智能机动突防策略研究进展

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飞行力学 2024年第5期42卷 1-9页

作者：陈万春陈中原龚晓鹏北京航空航天大学宇航学院北京102206 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

随着人工智能技术的发展,机动突防策略研究迎来了更多的可能性,也为未来复杂多变的战场环境提供了新的技术支撑。近年来,智能方法在协同拦截、机动突防等问题上得到了广泛的应用。在深入理解模型内在机理的基础上,将深度神经网络、强化... 详细信息

随着人工智能技术的发展,机动突防策略研究迎来了更多的可能性,也为未来复杂多变的战场环境提供了新的技术支撑。近年来,智能方法在协同拦截、机动突防等问题上得到了广泛的应用。在深入理解模型内在机理的基础上,将深度神经网络、强化学习等技术与最优机动、微分对策、高超声速飞行器纵程解析解等经典研究相结合,在智能制导方面取得了一系列相关成果。对相关研究进行了系统总结,为智能机动突防的实际应用打下了良好基础。

关键词：最优机动突防智能主动反拦截强化学习协同制导智能横程机动

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烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统实验研究

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空间控制技术与应用 2024年第5期50卷 92-100页

作者：王骥勤刘裴栩刘伟高俊王伟宗北京航空航天大学北京100191 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191 北京控制工程研究所北京100094

脉冲等离子体推力器(PPT)是最早用于空间任务的电推力器.烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推力器(AZPPT)因其同轴前后式和阳极尖锥的特殊构型可以在较小体积和功率下实现较高的推功比和比冲.研究阳极尖锥长度、充电电压、放电次数对AZPPT性能的影... 详细信息

脉冲等离子体推力器(PPT)是最早用于空间任务的电推力器.烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推力器(AZPPT)因其同轴前后式和阳极尖锥的特殊构型可以在较小体积和功率下实现较高的推功比和比冲.研究阳极尖锥长度、充电电压、放电次数对AZPPT性能的影响,试验表明随着充电电压的升高,推力器放电电流峰值、羽流等离子体电子温度、元冲量等参数升高,证明可通过改变电压实现推力的宽范围调节.阳极尖锥高度增加时,推力器的元冲量有少量下降,比冲有明显上升,相比没有尖锥时,比冲最高提升23.7%,总体效率最高提升7.3%,证明该结构在小功率AZPPT中的性能优化作用.基于以上结果,设计开发了一款1 U小型化、模块化推进系统.推进系统点火成功,5 J放电能量下元冲量达193.72μN·s,具有小功率、综合性能好、结构紧凑等特点.

关键词：脉冲等离子体推力器 Z箍缩电源处理单元微推力测量

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吸气式组合动力飞行器爬升段最优弹道特性研究

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飞行力学 2024年第5期42卷 10-14页

作者：勾致晴杨良北京航空航天大学宇航学院北京100191 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

针对吸气式组合动力高超声速飞行器爬升段最优弹道特性开展研究。首先,构建了飞行器动力学模型及考虑能量最优的爬升段优化模型,优化模型以迎角变化率为控制量,可满足特定终端迎角需求。然后,采用Radau伪谱法对不同推力条件下的爬升弹... 详细信息

针对吸气式组合动力高超声速飞行器爬升段最优弹道特性开展研究。首先,构建了飞行器动力学模型及考虑能量最优的爬升段优化模型,优化模型以迎角变化率为控制量,可满足特定终端迎角需求。然后,采用Radau伪谱法对不同推力条件下的爬升弹道进行优化,仿真得到不同推阻匹配环境下的最优弹道。最后,对弹道特性进行深入分析并验证了弹道的最优性。研究表明,在不同推力条件下爬升段弹道呈现出规律性的周期不同的振荡特性。研究结果可为吸气式组合动力飞行器爬升段制导律设计提供参考。

关键词：组合动力飞行器爬升段弹道优化 Radau伪谱法弹道特性分析

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高速再入飞行器跟踪制导方法对比研究

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飞行力学 2024年第5期42卷 42-46页

作者：张天佑陈万春周韬北京航空航天大学宇航学院北京102206 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

针对标准再入轨迹跟踪制导问题,比较研究如何选取控制方法。采用Radau伪谱法由标准迎角方案、过程约束和飞行任务性能指标优化得到标准再入轨迹;分别以LQR控制和滑模控制建立纵向轨迹跟踪制导的控制模型,采用倾侧角反转策略作为横向制... 详细信息

针对标准再入轨迹跟踪制导问题,比较研究如何选取控制方法。采用Radau伪谱法由标准迎角方案、过程约束和飞行任务性能指标优化得到标准再入轨迹;分别以LQR控制和滑模控制建立纵向轨迹跟踪制导的控制模型,采用倾侧角反转策略作为横向制导方法,得到两种轨迹跟踪制导控制器。仿真结果表明,基于考虑模型或参数不确定性滑模控制的轨迹跟踪制导控制器鲁棒性较好,模拟试验成功率较高。

关键词：再入制导标准轨迹制导法伪谱法

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空间电推进微小推力测量技术

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推进技术 2023年第6期44卷 209-227页

作者：汤海滨张仲恺张尊北京航空航天大学宇航学院北京100191 空间环境监测与信息处理工信部重点实验室北京100083 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100083 北京航空航天大学空间与环境学院北京100191

针对应用于空间电推进领域的微小推力测量技术的研究现状,回溯了微小推力测量技术的发展历程,梳理了测量方法的技术路线,详细介绍了扭摆式、悬摆与倒摆式、天平式和投靶式测量装置以及电磁式微小推力测量装置;针对测力系统的标定技术进... 详细信息

针对应用于空间电推进领域的微小推力测量技术的研究现状,回溯了微小推力测量技术的发展历程,梳理了测量方法的技术路线,详细介绍了扭摆式、悬摆与倒摆式、天平式和投靶式测量装置以及电磁式微小推力测量装置;针对测力系统的标定技术进行了综述,介绍了有力源微小推力标定方法和无力源标定方法;根据微小推力测量装置自身特性,介绍了其性能评估方法与环境相互作用的噪声响应情况。最终分析了微小推力测量技术的特点,给出了对该技术持续研究与开展应用的认识。

关键词：电推进微小推力测量微小推力标定测力台架磁悬浮推力测量综述

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电推进粒子模拟中并行化方法研究综述

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推进技术 2023年第6期44卷 150-170页

作者：任军学潘若剑毛仁凡汤海滨北京航空航天大学宇航学院北京102206 北京航空航天大学空间与环境学院北京102206 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京102206 空间环境监测与信息处理工业和信息化部重点实验室北京102206

电推进装置的粒子模拟手段由于其第一性强、物理假设少的特点,可以很好地保留推力器的各种非线性物理过程性质,但计算负担极大,并行计算是一种有效方法计算时间的方法。本文总结了国内外研究现状;分析了粒子算法中并行计算的计算机实现... 详细信息

电推进装置的粒子模拟手段由于其第一性强、物理假设少的特点,可以很好地保留推力器的各种非线性物理过程性质,但计算负担极大,并行计算是一种有效方法计算时间的方法。本文总结了国内外研究现状;分析了粒子算法中并行计算的计算机实现,对并行计算的基础进行了介绍;针对并行计算中的关键技术问题,即粒子部分的并行算法设计、电磁场求解的并行算法设计和计算负载均衡问题进行了概述;最后对电推进装置中并行计算方法进行了总结和展望。

关键词：电推进粒子仿真并行计算电磁场求解负载均衡

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最大射程滑翔在线制导方法研究

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飞行力学 2024年第5期42卷 15-20页

作者：李诚陈万春刘小明北京航空航天大学沈元学院北京100191 北京航空航天大学宇航学院北京102206 航天器设计优化与动态模拟技术教育部重点实验室北京100191

针对使高超声速滑翔飞行器达到最大射程的实时在线计算问题,用奇异摄动方法推导生成了在线最优制导方案。首先,根据纵平面内二维运动假设条件建立滑翔器的动力学方程,并对其进行无量纲化。其次,根据状态变量的变化快慢将模型划分为三个... 详细信息

针对使高超声速滑翔飞行器达到最大射程的实时在线计算问题,用奇异摄动方法推导生成了在线最优制导方案。首先,根据纵平面内二维运动假设条件建立滑翔器的动力学方程,并对其进行无量纲化。其次,根据状态变量的变化快慢将模型划分为三个时间尺度,采用奇异摄动法在三个尺度上分别求出零阶外解、一层内解和二层内解,整合得到过载近似解析表达式。最后,将所提方法与伪谱数值解法进行仿真对比。仿真结果表明,所提方法的精度在合理范围内,且计算时间大幅缩短,满足滑翔器最大射程的闭环在线最优控制。

关键词：最优控制奇异摄动高超声速滑翔飞行器

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