2018 Vol. (4): 1-11| [摘要](52) | [PDF](90)- 基于最优控制/自抗扰控制的直/气复合控制系统设计研究
- 陈光山,车荣,夏斌,彭继平,廖幻年,刘露
- 为提升控制系统的性能,对直/气复合控制导弹的控制系统设计进行了研究。以俯仰通道为例,用最优控制理论设计了基于状态反馈的导弹俯仰通道控制回路,用线性二次型调节器(LQR)获得控制律。给出了加权矩阵的选取方法:依次调整表征过载偏差、角加速度和角速度的权重,使求出的反馈增益系数满足要求。针对状态反馈控制律无法快速抑制直接力开启带来的干扰问题,用自抗扰控制(ADRC)理论改进了控制器,通过构建状态观测器在线实时估计外界干扰并予以补偿,快速抑制扰动。仿真结果表明:用最优控制/自抗扰控制设计的控制器跟踪速度快,动态过程平稳并具有较强的干扰抑制能力,提高了系统的鲁棒性。
- 2018 Vol. (4): 12-17
| [摘要](35) | [PDF](44)- 导弹轨控喷流气动干扰全空域插值方法研究
- 李欣益,刘伟,唐海敏,傅建明
- 导弹侧向喷流气动干扰受海拔高度影响显著,主要原因在于雷诺数和压力比会随海拔高度的变化而变化。受大气参数的影响,雷诺数和压力比的变化规律并不一致。为能在现有气动模型基础上既保证插值精度又减少节点数,通过数值模拟方法研究了雷诺数和压力比对轨控喷流气动干扰的影响。结果表明:海拔高度对喷流气动干扰的影响主要由压力比变化造成,雷诺数变化产生的影响相对较小,且喷流干扰与压力比间存在一定的线性关系。因此,提出了一种基于压力比的喷流气动干扰插值方法。相比于传统的基于高度的插值方法,该方法可显著提高插值精度,并减少节点数,适用于全空域轨控喷流气动建模。
- 2018 Vol. (4): 18-24
| [摘要](30) | [PDF](40)- 考虑伺服回路动态的飞行器攻角鲁棒控制技术
- 杨广慧,杜立夫,刘晓东
- 为增强飞行器姿控回路与伺服回路的协调匹配性,提升整个姿态控制系统的综合性能,在考虑飞行器伺服回路动态特性的基础上研究其姿态控制方法。以俯仰通道为例,基于多鲁棒面控制和动态面控制理论,提出一种考虑伺服回路动态特性的攻角鲁棒控制方法,有效解决了回路之间的协调控制问题。计算机仿真结果表明:相比于未考虑伺服回路动态特性的攻角控制方案,该控制方案的攻角跟踪效果更好,飞行器姿控外回路和伺服内回路协调匹配性得到提升,且该方案确保了攻角控制系统具备更优越的综合性能指标。研究成果可重点应用于具有高动态和轻质化需求的飞行器姿态控制领域。
- 2018 Vol. (4): 25-29
| [摘要](34) | [PDF](37)- 基于模拟的反导预警雷达目标交接搜索景幅设置研究
- 李凌鹏,王进,王刚
- 为解决远程预警相控阵雷达(EWR)和多功能地基相控阵雷达(GBR)进行目标交接时,GBR应在多大范围内,采取何种信号形式搜索捕获目标的现实问题,建立GBR目标交接搜索景幅优化模型,运用蒙特卡洛方法对该模型进行模拟求解,并从目标交接距离、目标飞行方向、目标指示精度等3个方面分析其对GBR搜索景幅的影响。首次将蒙特卡洛方法用于反导预警雷达目标交接,有效提高了反导作战任务规划效率和雷达搜索效能。计算结果表明:GBR搜索景幅大小与目标交接距离成正比,与指示精度和目标飞行方向有无先验信息成反比。
- 2018 Vol. (4): 30-34
| [摘要](28) | [PDF](34)- 五棱锥SGCMGs失效时奇异构型几何分析及操纵律设计
- 王焕杰,刘禹,张召弟
- 单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)的奇异构型几何分析及相应的操纵律设计是其在使用中遇到的主要问题。针对五棱锥SGCMGs构型及其单只失效后的奇异情况进行几何分析,考虑五棱锥构型单只SGCMG失效后显奇异点深入角动量体内部这一特性,设计了一种既能充分利用零空间运动,又能实现显奇异点规避的SGCMGs操纵律。仿真分析结果表明:设计改进后的操纵律能在有效解决五棱锥SGCMGs构型中单只陀螺失效后带来内部复杂奇异问题的同时,实现控制精度的大幅提升。
- 2018 Vol. (4): 35-41
| [摘要](25) | [PDF](28)- 基于观测器的上面级姿控发动机时间滞后补偿控制方法
- 陈海朋,于亚男,余薛浩,黄飞
- 针对上面级姿控发动机响应延迟导致姿态角速度控制精度下降的问题,建立了系统动力学模型,分析姿控发动机响应延迟对姿态控制的影响,采用Smith预估补偿算法提高系统控制精度,对于理论模型的不确定性,采用鲁棒观测器对姿态发动机输出进行估计。仿真结果表明:所提出的方法可有效减小姿控发动机响应延迟对控制精度的影响,为上面级长期在轨高精度飞行提供技术支撑。
- 2018 Vol. (4): 42-47
| [摘要](34) | [PDF](43)- 一种新型卫星携气瓶推力器喷气时长计算方法
- 杨盛庆,贾艳胜,崔佳,杜耀珂,王文妍,吴敬玉
- 卫星自主编队保持通常采用开环控制模式,需要星载计算机(AOCC)根据推进系统的工作状态实时计算喷气时长。由于AOCC计算能力有限,在携气瓶推力器仿真测试过程中采用的速度增量关机方式不适用于在轨喷气时长的计算。为减小AOCC运算量,提高控制精度,开展了携气瓶推力器的动力学建模仿真,进行了寿命期间的性能分析。针对该时变推力模型,设计了AOCC喷气时长计算方法。通过推力的状态传递和推力预测,构造了以喷气时长为变量的代数方程,并将该方法应用到一组多次喷气情况下的喷气时长计算。仿真结果显示:与以往基于单点测量的推力器喷气时长的计算方法相比,采用该方法计算的喷气时长更接近理论值,能够有效提高卫星自主编队保持的控制精度。
- 2018 Vol. (4): 48-53
| [摘要](30) | [PDF](36)创新与探索- 一种基于共面线的毫米波宽带预失真线性化技术
- 谢小强,吴健苇,穆继超,沈晓唯,赵涛,张旭阳
- 针对毫米波卫星通信前端发射系统中固态功率放大器的非线性失真问题,提出了一种新型毫米波模拟预失真线性化技术。该技术采用毫米波共面线集成非线性器件,与传统的基于微带线集成非线性二极管器件的方法相比,避免了接地电感等不连续性干扰,提高了工作频率,拓展了工作带宽,在毫米波频段实现了宽带预失真非线性补偿。试验结果表明:在Ka波段13 GHz (25～38 GHz)频率范围内,由该技术实现的预失真线性化电路在输入功率15 dB变化范围内,实现了3 dB左右的增益幅度扩张和20°左右的相位压缩。将该预失真线性化技术应用于改善一型工作频率为29.6～30 GHz,输出功率为5 W的毫米波功率放大器的线性性能。双音信号测试结果表明:功放在1 dB压缩点回退7 dB的条件下,三阶交调失真改善度高于10 dB,并在29.8 GHz时达到19 dB。该技术可用于满足现代大容量、高速无线通信,特别是毫米波卫星通信前端系统的需求,实现高质量、低误码率的数据无线传输链接。
- 2018 Vol. (4): 54-60
| [摘要](17) | [PDF](35)- 某高亚声速鸭式导弹超临界对称翼型设计研究
- 李小林,伍彬,傅建明,赵兴隆,梁伟
- 为改善高亚声速导弹气动性能,提出了超临界对称翼型概念。该翼型具有前缘钝圆,表面平坦,型面面积大等特点。在跨声速、小攻角状态下,翼型表面大部分区域为超声速区,有效防止了激波出现并减轻了边界层分离程度,进而提高了阻力发散马赫数和升阻比。针对某高亚声速鸭式导弹,采用CFD(computational fluid dynamic)软件求解N-S(Navier-Stokes)方程的方法和基于翼型特征的参数描述(PARSEC)方法优化设计了一种超临界对称翼型,并将其应用于鸭舵和尾翼设计。最后,进行了导弹全弹外形的跨声速风洞试验。结果表明:使用超临界对称翼型的高亚声速导弹具有良好的升阻特性。
- 2018 Vol. (4): 61-69
| [摘要](29) | [PDF](33)- 空间目标多星多角度实时近距离三维详查研究
- 许丹丹,张庆展,张进,罗亚中
- 针对现有观测卫星近距离观测研究较少关注详查等任务特性的现状,设计分析了可实时、全覆盖、近距离观测空间目标的卫星编队构型。综合考虑绕飞相对轨道运动、传感器视场参数、旋转目标坐标转换等因素,简化了空间目标模型,将其表面进行网格离散。分析了各网格被单颗观测卫星观测的情况,统计详查覆盖率、详查最短时间,分析不同绕飞距离对任务特性的影响；设计卫星观测光轴转动策略和多星编队协同观测策略,通过数值算例分析不同策略对卫星近距离观测任务的影响。结果表明:所设计的绕飞编队观测构型可满足实时、全覆盖观测空间目标的要求,可应用于绕飞监测、协同操作等近距离空间在轨操作任务。
- 2018 Vol. (4): 70-77
| [摘要](27) | [PDF](27)- 改进暗通道遥感影像去雾方法及效果分析
- 江政远,胡勇,宋文韬,巩彩兰
- 遥感影像的预处理工作是遥感数据应用的基础。去除云雾是影像预处理工作的重要组成部分。针对遥感影像雾霾浓度分布不均匀的问题,提出一种改进的暗通道遥感影像去雾方法。以“高分一号”(GF-1)卫星为例,根据影像灰度图中的灰度值对影像雾霾浓度区域进行划分,对每个区域中暗原色值的获取方式进行改进,使用导向滤波优化大气传输率,以归一化植被指数(NDVI)为基础,设计用于评价影像去雾质量的定量指标。结果表明:所提出的方法能明显去除雾霾干扰,有效改善卫星影像数据的视觉效果,增强影像细节。该方法去雾处理后的遥感数据能应用于定量遥感,提高遥感影像的可用性及有效性。
- 2018 Vol. (4): 78-84
| [摘要](20) | [PDF](36)专业纵论- 子空间跟踪算法在热模态问题中的应用研究
- 周昊天,赵婕,曹为政,史晓鸣,于开平
- 总结子空间跟踪算法识别模态参数的一般步骤。对一个有理论参考解的时变两自由度系统进行仿真,利用添加不同量级噪声的响应数据对系统进行辨识。辨识结果表明:基于新信息准则的子空间跟踪算法拥有较好的抗噪能力。对飞行器舵面结构进行受控快速加热,辨识快速升温过程中的模态参数。辨识结果表明:子空间跟踪算法可用于热模态辨识,有一定的工程应用价值。
- 2018 Vol. (4): 85-90
| [摘要](21) | [PDF](35)- 弹道跟踪数据野值剔除方法性能分析
- 侯博文,王炯琦,周萱影,李冬,何章鸣
- 弹道跟踪数据中的野值会影响导弹目标定位精度。对用于弹道跟踪数据的野值剔除方法进行了综述。结合事后和实时两大类处理模式,分析了各野值剔除方法在理论和工程应用上的优缺点,给出了实际应用时的限制因素,建立了野值判决准则和相应的野值剔除实现步骤。仿真结果表明:野值剔除方法可以有效提高弹道跟踪数据的精度。事后处理模式中,基于格拉布斯准则的野值剔除效果最佳；实时处理模式中,基于自适应门限的五点线性预报法野值剔除效果相对较好,且时间复杂度相对较低,适合实时处理。
- 2018 Vol. (4): 91-100
| [摘要](17) | [PDF](30)- 镁合金表面冷喷涂铝合金与铝基复合涂层组织和耐蚀性研究
- 虞思琦,杨夏炜,李文亚,徐雅欣,赵耀邦
- 为提高镁合金表面耐蚀性,用冷喷涂技术在ZM5镁合金表面制备AA5083铝合金涂层与AA5083/20vol.%Al2O3铝基复合涂层。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和显微硬度测试仪等分析手段研究涂层形貌组织和性能,并结合电化学测试技术对涂层的抗腐蚀性能进行了评价。评价结果表明:冷喷涂铝合金涂层组织致密,铝基复合涂层中Al2O3与AA5083颗粒分布均匀；2种涂层显微硬度均大于ZM5镁合金基体且抗腐蚀性能优于ZM5镁合金,腐蚀电位相比镁合金基体有所提高,腐蚀电流相比镁合金基体降低一个数量级。利用冷喷涂技术制备的AA5083铝合金涂层与AA5083/20vol.%Al2O3铝基复合涂层,组织致密,涂层硬度较高,均可显著提高镁合金表面耐蚀性。
- 2018 Vol. (4): 101-107
| [摘要](22) | [PDF](35)- 基于极化时频分布的改进DOA估计算法
- 李芬,刘庆波,史秀花,李爽爽,王凤娇
- 针对雷达回波信号波达方向估计精度差和时频分析方法运算量大的问题,以极化敏感阵列为模型,结合时频分析方法,充分利用回波信号的空域、时频域和极化域信息,对雷达回波信号进行更准确的估计,并简化其计算量。分析基于空间极化时频分布的多重信号分类(MUSIC)和旋转不变子空间(ESPRIT)算法,并结合两者的优缺点提出了一种改进算法。改进算法用极化时频ESPRIT算法对来波信号确定大致的方位角,以每个方位角为中心确定一个小角度范围,在此范围内用MUSIC算法进行谱峰搜索,得到较准确的波达方向(DOA)估计值,在确保DOA估计精度的基础上节省大部分运算时间。仿真试验验证了该改进算法的有效性。
- 2018 Vol. (4): 108-113
| [摘要](19) | [PDF](21)- 空间核电源电力系统功率因数校正技术的研究
- 靳洋,刘世超,何小斌,刘绘莹,郑奕
- 为满足我国未来深空探测、星表基地等空间任务电源系统的需求,通过采用基于空间核电源系统的功率因数校正技术来滤除和抑制由发电机产生的谐波,从而提高系统的用电效率。提出一种新型Boost PFC拓扑结构,首先分析变换器的工作原理,之后对工作在连续电流导通模式下的Boost变换器进行建模分析。通过对变换器双环控制中的电压环和电流环进行理论设计和数学推导,从而确定控制环路参数。采用PLECS仿真软件对变换器的控制策略和系统的动态响应进行验证,并实现输入电流对输入电压的零相位正弦化追踪。
- 2018 Vol. (4): 114-119
| [摘要](26) | [PDF](26)工程实践- 基于双量程推力传感器的精确测力技术
- 方菁菁,张斌,强科杰
- 针对双量程推力传感器在使用中测试精度低的问题,结合传感器固有特性,开展了传感器动态特性分析及误差补偿方法的研究。通过有限元分析和力锤冲击试验,结合结构分析获得了双量程力传感器等效二自由度和三自由度动力学模型。利用近似求积数值法对冲击力试验输出信号进行补偿,获得了接近标准信号的测试结果,对该补偿方法进行了有效性验证。结果显示:本方法对发动机试验的推力信号进行了补偿,推动了单室双推力发动机推力的精确测量,为双推力发动机的推力测试提供了有效途径。
- 2018 Vol. (4): 120-127
| [摘要](24) | [PDF](34)- 某双脉冲发动机压力振荡产生机理及抑制方法分析
- 赵瑜,李莎莎,刘喆,薛牧遥
- 以某双脉冲发动机二脉冲工作时出现的压力振荡现象为研究对象,建立燃烧室内的声腔和流动模型,采用有限元和大涡模拟算法及声涡耦合机理对压力振荡出现的原因进行了研究,并对采用扰流环抑制压力振荡的原理进行了分析。研究结果表明:该发动机二脉冲工作时出现的压力振荡由声涡耦合引起,在发动机中增加扰流环结构可提高发动机工作初期的漩涡脱落频率,使该频率远离发动机燃烧室声腔的轴向一阶声频,从而抑制压力振荡的发生。
- 2018 Vol. (4): 128-133
| [摘要](21) | [PDF](20)- PBT弹性体微相分离及对其力学性能的影响研究
- 左海丽,詹国柱,楼阳,黄洪勇,干效东,朱勇
- 为了获得微相分离对宽温PBT叠氮聚醚弹性体力学性能的影响规律,用红外光谱分析法(FT-IR)和动态热力学分析法(DMA)研究了PBT叠氮聚醚弹性体产生微相分离的机理和影响因素。用调节硬段含量、交联参数的方法调控其微相分离,控制适当的微相分离程度可显著改善推进剂的力学性能。研究结果表明:在二元醇扩链的弹性体体系中,当硬段含量约为15%时,弹性体发生相对最大比例的微相分离,体现出较佳的综合力学性能。通过微相分离的调控可获得宽温范围内综合力学性能较好的叠氮聚醚推进剂用粘合剂基体材料。
- 2018 Vol. (4): 134-141
| [摘要](21) | [PDF](34)
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