亚轨道飞行器再入轨道设计方法研究

由于亚轨道飞行器再入过程持续时间短等特点,使得用于航天飞机的标准轨道法不适用于亚轨道飞行器,因此研究了基于插值的返回轨道生成算法。在传统的三段关于能量线性的阻力剖面的基础上提出改进算法。该算法先根据返回轨道约束、平衡滑翔约束确定阻力剖面上界和下界,后引入三次曲线使其平滑。最后,一维搜索出合适的纵程参数,通过插值得到最终的标准轨道。     

航天飞行器轨道动力学与控制

空间探索飞行器的轨道设计与控制是保证飞行器顺利完成探索任务的关键问题之一。本文用矢量法、极坐标法、直角坐标法导出航天飞行器的轨道方程，研究了飞行器的飞行轨道随初始条件的变化关系，为高、深空间探索奠定了理论基础。     

轨道再入飞行器气动热力学环境研究

 高超声速飞行器气动热力学环境研究是直接涉及轨道飞行器飞行控制、热防护设计和热安全的关键问题之一。本文借助于多组分、考虑非平衡态气体的振动以及激波与热化学非平衡态效应的守恒积分型Navier-Stokes方程组,使用高分辨率总变差减小格式,计算研究了轨道再入飞行器再入地球大气层的10个飞行工况（飞行马赫数9.7～27.8）,分析了不同工况下轨道再入飞行器弓形脱体激波后流场气动热力学环境特性,得出气动力系数和沿壁面的热流密度分布,与国外相关飞行数据比较,两者吻合较好。     

多约束下轨道飞行器备件配置方案建模与优化

针对航空类装备携带备件方案的确定需要综合考虑多项约束指标因素的特点,以轨道飞行器飞入太空随行备件携带方案优化配置为研究背景,在费用、质量及体积3项指标约束条件下,以所有备件期望短缺数总和最小为目标函数,建立了备件配置方案的优化模型.通过设置初始因子初值求出备件初始配置方案,同时引入拉格朗日乘子将各项约束因子转化为保障资源约束因子,采用边际效应法求解并对模型进行优化.最后,对6种方案计算结果进行比较得出备件配置最优方案,并通过实例分析,证明了该方案的科学性和有效性.     

有翼飞行器最大横向航程的最优三维再入机动轨道

在平衡滑翔假设条件下，使用一组无量纲的运动方程，取满足最大过载和热流峰值约束条件的最大升阻比E=2，计算了有翼飞行器最大横向航程的最优再入机动轨道．     

扇翼飞行器纵向运动建模与控制方法

扇翼飞行器是近年来发展起来的一种新型大载荷低速飞行器,在机翼上安装风扇吹气装置,将升力和推力结合起来,大大提高了飞行器的飞行效率,在民用和军事上都具有很高的应用价值.以某型扇翼飞行器为研究对象,在分析其结构特点和飞行原理的基础上,建立扇翼飞行器的纵向数学模型;并采用计算流体力学工具FLUENT模拟风洞试验确定数学模型中的各个参数,分析了自然飞机的系统性能;建立起的纵向模型为控制对象,采用易于工程实现的PID算法,并在Matlab下对控制律进行仿真实验,仿真结果表明了该控制律的有效性.     

亚轨道飞行器上升段轨迹快速生成方法研究

亚轨道飞行器飞行任务的主要特点是任务多样,任务时间间隔短。因此快速生成最优轨迹对保障亚轨道飞行器任务的完成至关重要。针对传统上升轨迹设计方法中存在的时间花销大、任务适应性较差等问题,基于最优控制理论对亚轨道飞行器上升段轨迹生成方法进行了研究。以上升段燃料消耗量最少作为性能指标,选取攻角、侧滑角和倾斜角作为控制变量求解最优性条件。采用经典的有限差分法将状态和伴随状态表示的两点边值常微分方程问题转化为非线性方程组,并使用改进型牛顿法求根。最后通过仿真分析,验证了给出的轨迹生成方法的快速性。     

修正的Navier—Stokes方程的周期轨道及渐近稳定性

考虑由修正的Ｎａｖｉｓｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程产生的动力系统     

地月转移轨道的Vinti多圆锥截线轨道预报方法

采用解析法近似、快速地预报地月转移轨道,对月球探测器的任务分析和轨道设计具有重要意义。已有的近似解析算法未考虑地球扁率影响,造成误差扩散,影响预报精度。本文给出一种新的快速准确预报地月转移轨道的解析算法,采用Vinti法对地月转移轨道的近地段进行扁率修正,采用多圆锥截线法预报地月转移轨道;讨论了算法中扁率修正时间长度和多圆锥截线变步长策略的选取,比较了多种典型地月转移轨道的预报方法精度与速度。与精确数值积分方法相比,新解析算法的计算速度快3个数量级,并且近月点位置的预报误差小于100km。     

四旋翼飞行器的动力学建模及PID控制

为了解决四旋翼飞行器的飞行控制问题,对四旋翼飞行器进行了动力学建模,并在动力学建模的基础上设计了PID控制器.通过Matlab/Simulink仿真和飞行试验对所设计的PID控制器的有效性进行了验证,仿真结果表明:在所设定的PID参数下,控制器可以有效地完成四旋翼飞行器的自稳定控制.飞行试验结果表明:PID控制器可以有效地校正由于杂乱气流等扰动造成飞行角偏移.该成果对四旋翼飞行器的自稳定控制具有一定的参考价值和指导意义.     

基于ADAMS有轨起重机的非圆轨道修正及动态仿真

为了解决有轨起重机在转弯时,出现的啃轨问题。提出先修正内侧轨道再修正外侧轨道的方法。对于内侧轨道,在直线段和圆弧段轨道加入一段缓和曲线,使曲率半径从无穷大逐渐过渡到圆弧曲率半径;对于外侧轨道,通过四角门框计算出外侧两角点的轨迹。通过求两角点轨迹的中线,即四角门框的外侧轨道,再叠加多轮修正值δ进一步修正外侧轨道。应用Adams进行动态仿真,验证修正轨道是否可以安全通过,并用Adams仿真优化起重机基距、平衡梁尺寸。结果表明,加入的回旋线长度Ls越大,有轨起重机大车在转弯时,出现的偏移量越小。同时,得出有轨起重机平衡梁和基距最优解。     

登月飞行器软着陆轨道的遗传算法优化

为了完成对月球土壤的取样等科学任务,必须确保某些有效载荷安全降落在月球表面。该文完成了将遗传算法应用于推力幅值恒定的登月飞行器软着陆轨道的优化研究。通过将求解最优控制的参数化方法和浮点数编码的遗传算法(FGA)优化方法结合,并应用于归一化的二体模型,得到了燃料最优的软着陆轨道。仿真结果表明,利用遗传算法进行登月飞行器软着陆轨道优化研究无初值敏感问题,并可搜索到全局最优的轨道。     

多旋翼飞行器建模与控制器设计

随着各项技术的日趋成熟,多旋翼飞行器的控制器设计也愈发受到重视.为了使四旋翼飞行器在复杂环境下可以进行稳定的飞行,设计了四旋翼无人机飞行器的控制器,根据实际情况对数学模型进行简化,建立了一个四旋翼飞行器运动的数学模型;在Simulink中搭建比例积分微分(proportion integration different...     

高超声速飞行器建模研究

该文基于NASPWinged-cone高超声速飞行器模型,研究了高超声速飞行器六自由度模型建立方法,并基于面元法计算的气动力对其纵向模态特性进行了初步研究,了解了高超声速飞行器纵向长短周期特性。该建模方法为初步分析、计算、模拟和表征高超声速飞行器运动规律的研究提供了方法。     

空天高速飞行器建模技术研究

通过分析新型空天威胁目标,即空天高速飞行器的运动特性,以X-37B为例进行说明,并分析其建模难点,提出了对目标进行分阶段建模的方法.在目标不同的运动阶段,分别参照普通飞行器、弹道目标、巡航目标以及轨道目标的运动模型进行建模,给出了空天高速飞行器平台飞行段、动力飞行段及无动力飞行段具体的动力学模型,并给出典型阶段(动力飞行段)的运动模型,最后以X-37B为例进行仿真,仿真结果验证了模型的有效性.     

傅科摆轨道的微机模拟

本文利用速度、加速度的定义，对傅科摆轨道进行了微机模拟，给出了具体、直观、完整的轨道图像。从而澄清了现行教材中对傅科摆轨道图像的模糊认识，并在教学中也收到了很好的效果。     

高超声速飞行器建模与自主控制技术研究进展

 高超声速飞行器是国内外研究的热点问题。综述了高超声速飞行器建模与自主控制问题。阐明了高超声速飞行器的特点及控制难点,列举了典型的高超声速飞行器模型,从机理推导方法、计算流体力学（CFD）实验方法、模型简化技术和模型验证技术方面介绍了高超声速飞行器建模的研究进展,从传统滑模控制、高阶滑模控制、反步控制、自适应控制、轨迹线性化控制方面阐述了高超声速飞行器自主控制的研究进展,探讨了高超声速飞行器仿真平台开发的研究趋势。     

微小型变体飞行器建模与控制系统设计

研究了机翼可后掠变形的微小型变体飞行器动力学建模和飞行控制系统设计方法. 通过状态点选取、气动参数计算和数据拟合插值,建立了变体飞行器的动力学模型. 针对模型的特点,提出了一种以参数空间方法为基础的变体飞行器飞行控制系统设计方法,通过计算机辅助算法,设计了纵向通道控制系统. 仿真结果表明,所设计的公共固定增益控制器能够使得变体飞行器在不同飞行阶段始终具备要求的动态特性,具有可行性和工程实用性.      

探月卫星轨道的简单计算

本文以地球为参照系,用最简化的模型来估测从地球发射的探月卫星的轨道,详析了入轨速度对轨道性质及飞行时间的影响,由此引出最小能量轨道概念等。卫星进入月球引力范围之后的变轨及其他行为不在本文谈论范围之内。     

一种新型多旋翼飞行器的建模与反演控制

针对目前多旋翼飞行器存在控制系统可靠性不足、载重量小、抗风性差等缺陷,提出一种外形布局新颖、内部结构简洁、具有硬件冗余且易于工程实现的新型多旋翼飞行器方案。建立了飞行器的非线性运动学和动力学模型,并从飞行器的物理特性角度出发,设计了一种易于工程实现且可保证系统的稳定以及良好轨迹跟踪性能的反演控制策略,仿真实验结果验证了该策略的正确性和有效性。