高超声速飞行器纵向动力系统平衡态集的拓扑结构研究

以高超声速飞行器纵向运动的空气动力学模型和结构动力学模型为依据,采用数值分析的方法,研究了高超声速飞行器动力系统平衡点集的拓扑结构.首先根据高超声速飞行器在巡航阶段的飞行边界的限制条件得到在给定的飞行高度和马赫数下的平衡点集,由此近似估算出了高超声速飞行器的飞行包线.然后根据得到的平衡点集,分别研究了高超声速飞行器的迎角、升降舵偏角和发动机的燃料当量比与飞行马赫数和高度的关系,并进行了数值拟合,在此基础上分别描绘了以上三个拟合关系式的曲面关系图。     

四旋翼飞行器分散PID神经元网络控制

针对四旋翼飞行器的非线性控制问题,提出了一种分散PID神经元网络(PIDNN)控制方法。首先通过牛顿—欧拉方程建立了四旋翼飞行器的动力学模型。其次,提出了一种嵌套控制器,内环基于分散PIDNN方法以实现姿态控制,外环采用经典的PID控制方法,PIDNN控制器的在线学习通过误差反向传播法实现。搭建了自主研制的四旋翼飞行器系统,并通过实验的方式研究了控制器的控制性能。实验结果表明控制器具有较强的控制稳定性、机动性和鲁棒性。     

星光折射辅助惯性/天文紧组合高精度导航方法

为了解决传统惯性/天文(SINS/CNS)组合导航无法在线精确估计加速度计零偏而导致SINS导航误差发散的难题,提出了一种动力学模型约束改进的捷联惯性星光折射组合导航方法。直接利用星敏感器观测的原始恒星像点坐标信息与约束改进的SINS导航动力学方程构建SINS/CNS紧组合模型,通过推导加速度计虚拟观测方程和适用于空天跨域飞行器导航的星光折射测量方程,采用扩展卡尔曼滤波方法,实现了对加速度计零偏和陀螺零偏在线估计。典型弹道仿真结果表明,在不增添额外传感器的条件下,相对于传统的基于姿态测量SINS/CNS组合,所提方法导航定位、定速和定姿精度分别提升了97.84%、98.61%和78.70%;相对于传统的基于星光折射SINS/CNS组合,定位、定速和定姿精度分别提升了28.09%、67.72%和79.10%。所提方法有效克服了传统方法精度恶化问题,显著提升了传统SINS/CNS组合导航精度。     

第九届全国研究生数学建模竞赛

<正>2012年12月8日在上海交通大学隆重举行了第九届"华为杯"全国研究生数学建模竞赛颁奖大会,至此2012年研究生数学建模竞赛已经成功落下帷幕.在竞赛的承办单位——上海交通大学的精心组织下,2012年的竞赛,共有30个省(市、自治区)的251所高校、研究所的2507队、7521名研究生,(其中包括384名博士生)参赛,规模空前.实践是检验真理的唯一标准,群众是权威的裁判员,时间是公正的法官.全国研究生数学建模竞赛九年来不断发展壮大的事实说明它确实在培养研究生创新能力方面发挥了积极的作用,成效是显著的.2012年竞赛的承办单位上海交通大学积极动员一批研究所组队参赛,中国科学院软件研     

基于拜占庭故障模式的空天飞行器GNC系统架构研究

针对空天飞行器对GNC系统的高可靠性需求,开展了基于拜占庭故障模式的GNC系统架构研究,采用四机三总线架构设计方案,通过系统内总线实现输入数据及输出数据多机冗余比对,防止拜占庭故障的发生,提升了系统可靠性,实现了系统自检测和故障的准确定位及隔离,并具有在线故障诊断、故障自修复功能,同时解决了高动态、强干扰环境下系统自主性较差的问题,提升了GNC系统可靠性和容错性;经分析,该系统架构能够满足空天飞行器在轨、再入复杂任务需求。     

微型飞行器的自抗扰控制器设计

微型飞行器具有高度的非线性特性,且气动参数具有不确定性,难以建立精确的数学模型;为实现其姿态、速度、以及高度的精确鲁棒控制,基于自抗扰控制方法设计了微型飞行器速度回路和高度回路的控制器。首先建立了微型飞行器的非线性模型,然后利用扩张状态观测器对飞行器状态和气动不确定性因素进行了估计,并通过非线性反馈对模型不确定性部分和状态耦合进行补偿,实现了纵向通道的解耦控制。通过仿真对所设计的控制器进行性能验证,结果表明自抗扰控制器能够实现对微型飞行器的快速稳定控制,且不依赖于精确的飞行器数学模型,具有良好的鲁棒性。     

高速掠海飞行器战术应用软件作战试验鉴定方法研究

在传统的靶场试验鉴定中,对高速掠海飞行器武器系统战术应用软件的考核,一般采用静态接口检查结合飞行试验的方法,无法反映其综合作战能力。本文研究的目的是设计出一种基于作战效能和作战适用性的新的定量评价方法。在分析战术应用软件执行导攻任务流程的基础上,采用了作战试验鉴定的指标体系,研究了作战效能、作战适用性定量指标评定方法和任务满意度定性指标评估方法。在分析影响战术应用软件作战效能和作战适用性各种因素的基础上,设计了定量评定模型。以某次作战任务为例,分别计算了战术应用软件的作战效能和作战适用性定量指标。结果表明,该模型结构简单,使用方便,为军方对战术应用软件开展贴近实战的作战试验鉴定提供了手段和途径。     

基于固态功率控制器的器载配电器的BIT设计技术研究[BT)]

航空航天飞行器发展迅速,用电设备数量增多,飞行任务复杂性增大,对飞行器配电系统的智能程度以及可靠性提出更高要求。配电器是配电系统的核心设备,为飞行器所有用电负载设备分配电能,其性能的优劣直接影响到飞行任务的成败,BIT（Built-In Test）技术是一种能够显著改善系统或设备测试性能和诊断能力的重要手段。研究了以固态功率控制器为核心器件的配电系统总体方案,对固态功率控制器的故障模式与测试方法进行了分析,给出了测试点设计和优选方法,通过故障诊断能力计算结果表明BIT设计技术可提高配电系统的可靠性和智能化程度。     

微剪切应力传感器的加工工艺

提出了一种感测单元不直接接触流场的微剪切应力传感器结构,详细阐述了其感测单元MEMS制作工艺。采用热氧化硅掩膜方法解决了硅深刻蚀的选择比问题;优化后的硅深刻蚀工艺参数:刻蚀功率1600 W、低频(LF)功率100 W,SF6流量360 cm3/min,C4F8流量300 cm3/min,O2流量300 cm3/min。采用Cr/Au掩膜,30 ℃恒温低浓度HF溶液解决了玻璃浅槽腐蚀深度控制问题;喷淋腐蚀和基片旋转等措施提高了玻璃浅槽腐蚀表面质量。采用上述MEMS工艺制作了微剪切应力传感器样品,样品测试结果表明:弹性悬梁长度和宽度误差均在2 m以内、玻璃浅槽深度误差在0.03 m以内、静态电容误差在0.2 pF以内,满足了设计要求。     

高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏

高功率电磁脉冲干扰甚至损毁无人飞行器是应对小型无人飞行器威胁的一种非常有效的办法,高功率电磁脉冲对无人机系统进行干扰和毁伤主要通过前门耦合和后门耦合的方式。完成了高功率电磁脉冲对无人飞行器的毁伤破坏实验,完成了无人机在电磁脉冲源毁伤作用下的目标易损性分析,根据毁伤效果将高频电磁脉冲对无人飞行器毁伤等级分为三级,即干扰级、毁伤级、失效级。分析了电磁脉冲作用的主要目标元件,结果表明,无人飞行器最有可能受干扰的部分为接收机和电子调速器。在相关研究和实际应用时,应着重研究电磁脉冲对无人飞行器的接收机和电子调速器的毁伤破坏,根据接收机和电子调速器内部的电路结构来确定毁伤最佳频率。