基于RRT-GPM两阶策略的导弹编队协同突防最优轨迹快速设计

为了提高导弹编队的自主飞行能力,在考虑弹间协同相对运动关系(通信、避碰、探测)和突防硬/软约束的情况下,对弹群的多约束快速轨迹优化问题进行了研究。针对高斯伪谱法初值确定困难和快速搜索随机树法结果曲折不寻优难以满足动力学约束的不足,通过对高斯伪谱法快速性的分析和初值选取方法的研究,提出了快速搜索随机树+高斯伪谱法两阶快速轨迹优化策略,充分利用快速搜索随机树法的全空间搜索能力为高斯伪谱法提供寻优初始值,同时利用高斯伪谱法的快速性和最优性对快速搜索随机树法的结果进行平滑和进一步寻优,从而快速获得最优的弹群飞行轨迹。领-从弹编队飞行模式下的仿真结果表明,两阶策略能够快速获得满足各种约束的弹群最优飞行轨迹,优化时间约为单独高斯伪谱法所需时间的20%左右,很大程度上提高了轨迹优化的快速性和准确性,并且证明了不同约束条件对优化速度和优化结果的影响。     

空间机器人捕获航天器后基于无源性理论的鲁棒镇定控制

研究了漂浮基空间机器人捕获非合作航天器过程对系统产生的冲击效应及其后联合体系统镇定运动的控制问题。为此,利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的动力学模型;结合动量守恒定律、系统运动几何关系及力的传递规律,分析了捕获过程相互碰撞所产生的冲击效应,建立了捕获完成后两者联合体的系统动力学模型。在此基础上,针对同时存在不确定参数及外部扰动的联合体系统,设计了基于无源性理论的镇定运动神经网络H_∞鲁棒控制算法。本文提出的基于无源性理论设计的鲁棒控制算法具有良好的动态特性及较强的鲁棒性,可快速完成系统的镇定控制,实现轨迹的精确跟踪。系统数值模拟仿真验证了本文控制方案的正确性。     

爆炸应力波与裂纹作用实验研究

为研究爆炸应力波与裂纹相互作用机理,利用透射式爆炸动态焦散线光学实验系统研究了预制水平静态裂纹和切缝药包炮孔爆破产生的水平运动裂纹受正入射爆炸动载作用后动态特性的变化规律。结果表明:正入射爆炸应力波与静止裂纹作用时,爆炸应力波P波使得裂纹先闭合后张开,S波在裂纹壁面形成波浪状散斑上下交替向外扩展;运动裂纹尖端应力场对静止裂纹的起裂和扩展有重要影响。后爆孔爆炸应力波对先爆孔产生的水平定向运动裂纹尖端动力学特性影响显著。当爆炸应力波与运动裂纹同向时,P波使得裂纹扩展速度和应力强度因子KI^d先减小后增大,S波促进了裂纹的扩展,波与裂纹作用之后,裂纹扩展速度增大;当爆炸应力波与运动裂纹反向时,P波抑制了运动裂纹的扩展,波与裂纹作用之后,裂纹扩展速度和应力强度因子KI^d均逐渐降低。     

平面运动刚体的动能基点

平面运动刚体的动能基点刁海林（广西农业大学林学院，南宁５３０００１）平面运动刚体的动能等于随质心Ｃ平动的动能与绕质心ｃ转动的动能的和，即对刚体上任一点Ａ可否使下式成立呢？显然，一般情况（２）式不能成立，下面将证明，对某些特殊的点（２）式成立。使（２）...     

地圈动力学的THMCB多元关联过程及其分析

地圈中广泛发育的动力学过程属于多元关联过程,它们是在岩土圈与水圈、大气圈、生物圈相互作用中进行的。它们的活动可以概括为热力学、流体力学、固体力学、化学和生物学等基本物质运动的作用及系统的演化。由于它们之间有着互动影响和制约,以及由此引发的能量的转换和参数的变异,因而密切相关。本文建议确立THMCB多元关联过程的概念,开展多元关联过程的研究和分析,以期对地圈动力学过程进行系统有效的综合评价和预测。     

空间机械臂关节轨迹跟踪的自适应反演滑模控制

讨论了载体位置、姿态均不受控制情况下,具有外部扰动与参数不确定的自由漂浮空间机械臂系统关节空间轨迹跟踪的控制问题.结合系统动量、动量矩守恒关系及拉格朗日方法,建立了自由漂浮空间机械臂的系统动力学方程.针对外部扰动与参数不确定的情况,提出一种自适应反演滑模控制方案.此控制方案无需要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系;同时,它可保证系统具有全局意义下的渐近稳定性.数值仿真结果证实了该控制方案可有效地消除外部扰动与参数不确定对系统的影响,控制空间机械臂系统各关节按关节空间内的期望轨迹进行运动.     

随机空间柔性多体系统动力学分析

轻质、高精度的柔性多体系统被广泛应用于实际工程领域中.由于实际设计公差、制造误差及环境温度等多种不确定因素的存在,使得柔性多体系统的结构参数(物理参数和几何参数)表现出随机性.具有随机结构参数的动力学模型能够客观地反映出真实系统的动力学行为,且结构参数的不确定性对空间柔性多体系统动力学响应的影响是不容忽视的.针对具有多个随机参数的空间柔性多体系统,提出了一种基于广义alpha算法的非侵入式随机柔性多体系统动力学计算方法.采用绝对节点坐标公式(absolute node coordinate formulation, ANCF)来描述柔性体, 推导建立多体系统动力学模型.利用混沌多项式展开(polynomial chaos expansion, PCE)法构建系统随机动力学方程的代理模型,然后将随机响应面法(stochastic response surface method, SRSM)嵌入广义-alpha方法中,分别采用改进抽样的回归方法(regression method of improved sampling, RMIS)和单项求容积法则(Monte Carlo simulation, MCR)来确定样本点.将数值计算结果与蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation, MCS)结果进行对比, 验证了所提算法的有效性.在相同的定积分精度的条件下,根据单项求容积法则确定的样本点的计算结果稳定性更强, 且其计算效率更高.      

用二维欧拉方法模拟滑移爆轰作用下金属圆筒的收敛运动

本文用二维流体-弹塑性欧拉编码对金属圆筒在滑移爆轰作用下的收敛运动作了数值模拟。文中考虑了起爆端对金属圆筒运动的影响,给出了圆筒自由面不同时刻的运动姿态和自由面速度随时间变化规律。计算结果与实验结果符合较好。     

基于凸型模板的目标行为识别算法

为了解决智能视频监控领域中针对人体翻越警戒线等异常行为的监测识别问题,提出了一种基于凸型模板算法对人体躯干目标检测、姿态跟踪的方法。分析了凸型模板跟踪人体躯干的原理和改进算法的实现步骤。通过引入人体躯干倾斜角度来分析目标与警戒线的位置关系,构建了翻越警戒线判决规则。实验证明所提的方法运算复杂度较低,可靠性较好,具有较强的工程实用性和操作性。     

可穿戴运动心率监测设备的低能耗电源设计

可穿戴运动心率监测设备对电源的要求较高,当前电源设计过程中,存在电源电路设计复杂、电压输出不稳定、能耗高的弊端,不能满足可穿戴运动心率监测设备对电源的要求。为此,设计了一种新的可穿戴运动心率监测设备低能耗电源,给出所设计低能耗电源芯片内部结构。介绍了欠压锁存模块的设计过程,通过欠压锁存模块保证数据采集的稳定性。为了保护电源芯片的安全性,设计了VCC过压保护电路。通过低压差线性稳压器给可穿戴运动心率监测设备的电源提供电力和部分偏置电压。为了符合可穿戴运动心率监测设备电源的低能耗要求,设计了能量回馈装置。依据硬件需要实现的功能,对软件程序进行编写,通过PID算法对可穿戴运动心率检测设备的电源进行低能耗控制。实验结果表明,所设计电源能耗低。