星际软着陆机动能力评估方法研究

针对软着陆过程中自主选取安全着陆点的需要,研究了探测器机动能力的评估方法.首先根据软着陆制导律,建立加速度模型积分结果与剩余燃料可生成速度增量之间的数学关系,推导出探测器机动能力的数值计算方法;其次,将软着陆过程中抵消重力作用与位置机动看作两个独立的过程,并假设位置机动过程为理想两脉冲机动,推导出解析的软着陆机动能力表达式;最后,通过数值仿真表明两种分析方法能够得到相近的结果,解析的机动能力分析方法可以实时的对探测器可能着陆区域进行预测,能够为探测器自主的选定着陆点提供重要依据.     

探月器软着陆过程制导方法和控制策略

针对探月器软着陆过程制导方法和控制策略,根据相关天体物理学知识,综合运用多种形式坐标系、微分方程、二体模型等方法,建立基于多坐标系的能量守恒模型、基于二体问题的分段动力学模型、基于Hamiton函数的最优控制模型,运用matlab软件,先后对探月器着陆前的准备状态、着陆过程中各阶段受力情况进行分析,并提出使着陆过程燃料消耗最小的优化控制思路。     

载人登月软着陆中手动控制制导方案研究

针对载人登月软着陆的接近段和着陆段,研究手动控制重新选址方案。首先引入了载人登月阶段划分,建立了登月舱动力学模型,然后对电视制导和舷窗制导2种手动控制选址方案进行了比较。电视制导方案中,宇航员能够直接在视场内选择新的着月点,并由自动控制系统实现对目标的制导;传统的舷窗制导要求宇航员全程参与控制,主要约束包括手动控制的延迟以及舷窗的视线范围,并且每次手动调节量有限。对2种制导方案的仿真结果表明,电视制导由于不受视线角约束,着月点可调整范围大于舷窗制导。同时电视制导对姿态机动的要求更高。并且宇航员重新选址操作进行得越早,着月点可调整范围越大。     

月球着陆舱在制动减速段的控制研究

分析了月球着陆舱在制动减速段对于控制的要求。以燃耗次优为出发点,求解得到无需进行迭代计算的期望姿态角计算公式,推导出仅与着陆舱的状态变量和终端约束相关的显式制导方案。基于滑模变结构控制方法,根据实际姿态角和期望姿态角的偏差,采用指数趋近律和边界层削抖的方法,设计了姿态跟踪系统,给出了姿控发动机的控制方案。仿真结果表明,该控制系统能够实现制动减速段的飞行目标,着陆舱经过514 s飞行后,在距月面2 km处将速度减为零,将姿态调整到垂直向下,较好地完成了飞行任务。     

嫦娥三号软着陆控制研究

嫦娥三号于2013年12月2日成功发射,在预定着陆区虹湾区实现我国首次月球的软着陆。在受力、地形等因素的影响下,对嫦娥三号的软着陆轨迹进行控制研究,在主减速阶段和避障阶段建立了月心坐标系和月面坐标系,利用角动量守恒和机械能守恒确定着陆准备轨道近月点和远月点的位置以及速度。以燃料消耗最少为目标函数,在初、末条件的约束下,分析探测器受力,实现主减速的控制。以燃料消耗最少和着陆位置的平整度为指标控制嫦娥三号避障阶段的状态、路径。     

月面软着陆足垫水平拖曳模型试验装置研制

为解决月球软着陆探测器在软着陆冲击完成到着陆完全稳定过程中的滑移特性问题,研发软着陆机构水平拖曳模型试验装置.该装置有传动控制系统、拖曳筒体的汽缸和限位器装置、量测系统、模型箱系统等,用于模拟软着陆过程中不同着陆速率、足垫冲击角度以及不同着陆地点下,软着陆机构水平滑移特性测试.由传动控制系统实现设定的水平拖曳速率;拖曳筒体的汽缸和限位器装置实现压力和刺入深度,量测系统对拖曳力、轴力、拖曳速率、刺入深度为和足垫转角进行测量,模型箱系统可配制任意要求的试验基床.开展了足垫水平、刺入深度10mm的系列试验,结果表明:拖曳力与轴力呈现线性关系,两者分布与美国国家航空航天局(NASA)试验结果相似,试验装置性能可靠.     

深空着陆器对偶控制策略

以深空着陆任务为背景,针对视觉导航过程中由于有限观测能力引起的估计性能不佳问题,研究了一种深空着陆器对偶控制策略.该策略将导航估计不确定性引入系统状态,给出包含与估计方差相关的二次型性能指标评价方法,利用着陆状态可观测性与着陆轨迹之间的耦合特性,合理优化观测轨迹,克服着陆过程中可观测性缺乏问题,大幅度提高系统的导航估计性能,使深空着陆器导航制导控制整体性能得到保障.     

一种基于大气层外解析动力学模型的最优迭代制导方法

固体火箭在实际飞行过程中其发动机参数会产生较大的摄动偏差,而传统的摄动制导很难保证较高的制导精度,甚至会发散。另外,采用动力学数值积分的显式制导算法进行实时计算又会带来较大的计算量,从而难以满足实际飞行的要求。针对这一问题,提出了一种基于大气层外解析动力学模型的最优迭代制导方法。首先在大气层外推导了解析动力学模型,然后基于Pontryagin极大值原理推导了最省燃料的推力控制方法,以共轭状态向量和飞行时间为迭代变量给出了带有多种终端约束的迭代制导算法。仿真分析了发动机参数和火箭初始状态在最大正偏差以及最大负偏差情况下迭代制导精度,并进行了蒙特卡罗打靶仿真。仿真结果表明,提出的基于大气层外解析动力学模型的迭代制导算法计算时间少、制导精度高、鲁棒性强,具有较好的工程应用价值。     

UAV无动力螺线下滑纵向自适应非线性制导律设计

针对无人机失去推力后如何跟踪一条螺线下滑路径的纵向制导问题,提出了一种纵向自适应非线性制导方法。该方法首先利用几何关系推导出纵向制导律;其次将其转化为一个二阶黏性阻尼振荡系统,并由此证明了制导律的稳定性;然后为改善制导系统的收敛时间以及抗干扰能力,设计了一种制导律的自适应方案;最后将所提出的方法用于无人机失去推力后螺线下降的纵向路径跟踪过程。仿真结果表明,与非自适应制导方法相比,无论有或无常值风扰动,所提出的方法均可提高系统的跟踪精度。     

新型制导律在变质心再入飞行器中的应用

研究了变质心再入飞行器动力学模型以及精确制导两方面的问题.基于分析力学中的虚位移原理,设计了一种再入飞行器新型最优制导律。采用解析法预测弹道落点,通过对最优虚位移的搜索,求解出总升力的最佳方向.推导了变质心动力学模型,以质量块为制导控制系统的执行机构,实现变质心再入飞行器的机动飞行.研究发现:质心变化引起的附加力矩是气动稳定力矩系数的函数;该制导律对过载并无要求。仿真结果表明:平均计算3次解析弹道即可完成一次制导指令,经制导控制后最终落点误差在10 m以内.     

远距离随钻探边技术在渤海油田调整井中的应用

随着渤海油田开发程度的提高，“低、边、稠”油田占比增大，加密调整井实施难度加大，同时复杂的油藏易导致着陆不成功、储层钻遇率低和发生井下事故等。常规探边技术，由于自身局限性，无法满足复杂油气藏的开发调整需求，需要引进新的随钻探测技术提高探边深度、精度和效率。远距离随钻探边技术创新性地将斯伦贝谢的高清多边探测技术和超深多边探测技术合二为一，探测距离大幅度提升，可达76.2 m，分辨率更高，着陆导向更为精准，油藏描述更精细。该技术通过对渤海油田调整井C13H1井和P6H1井的实际资料录取、分析和综合对比，成功引导着陆，并提前约20 m清晰探到储层边界，大幅度提高了储层钻遇率和开发生产效果。     

二维最大熵和椭圆匹配的月面障碍物识别

月面障碍物识别是月球探测器自主着陆末段一个非常重要的环节.而岩石是月球表面存在较多的一种地理特征,有效地识别岩石既可以保证月球探测器的安全着陆,也可以为探测器选择适合巡视勘查的着陆场提供必要的信息.研究中将二维最大熵方法应用于图像分割,获得图像中由障碍物形成的阴影区域,然后使用椭圆匹配的方法匹配岩石的阴影区域,获得岩石的尺寸和位置.仿真实验结果表明,该算法可在0.3 s内有效地识别出图像中直径0.1 m以上的各种尺寸岩石,符合月球探测器末制导任务的实时性和精确性要求.     

TECS｜H_∞控制在无人机纵向着舰中的应用研究

针对无人机纵向自动着舰,运用总能量控制（TECS）的思想建立了无人机纵向自动着舰系统,设计了H∞输出反馈控制器。为了实现对移动目标的跟踪,引入了一种新的着舰导引控制算法,通过对所设计的先锋无人机的纵向自动着舰导引系统仿真表明,通过升降舵和油门的协调控制,实现了速度和航迹的解耦控制,且该设计能满足着舰要求,能有效地抑制舰尾流干扰的影响,具有良好的鲁棒性能。     

一种行星软着陆地形风险评估方法

提出了一种基于信息融合的行星软着陆地形风险评估方法.首先,对着陆导航相机采集的地形灰度图像和激光雷达采集的地形高程数据分别进行地形特征提取;其次,建立着陆区地形的模糊变量和隶属函数,利用模糊推理工具,完成相应的局部特征风险评估;最后,利用基于加权均值的决策级融合算法,完成最后的地形风险评估,给出着陆点分布.对三维数字地...     

航天器非线性神经元控制方法研究

针对航天器控制问题,提出了一种非线性动态逆与状态反馈控制相结合的神经元控制系统设计方案,并成功的将其应用于登月舱软着陆过程的控制问题.该方案包含两部分:①应用神经元网络通过学习建立被控系统的非线性动态逆模型,实现被控非线性系统的线性化;②在线性化模型的基础上构造系统的神经元最优状态反馈控制器.本文给出的仿真结果显示出神经计算学在航天器控制问题中所具有的潜在能力.     

诚信价值观在电力计量工作中的落地实践

随着电力计量"精益化"管理水平的提升、客户服务期望的提高以及各方监管力度的增强,迫切需要发挥企业文化在电力计量科学发展中的引领、约束、凝聚和激励作用,促进文化建设和业务发展的协同。文章针对当前电力计量集约化、标准化建设带来的队伍新老人员文化融合、业务流程梳理优化等变革现象,结合实际工作经验,探讨了诚信价值观在计量工作中落地的具体内容和途径。     

南沙地区软土物理力学性质指标与微结构参数的统计分析

通过土工试验获取了土的物性参数指标,通过电镜扫描测试技术和计算机图像处理技术获取了微结构参数．利用概率论数理统计方法对南沙地区软土宏观物理力学性质指标和微结构参数进行了分析,得出了土性参数经验公式;建立了软土的压缩系数、压缩模量、黏聚力、内摩擦角与微结构参数的4个多元回归方程式,给出了一些有益结论,可为软土工程可靠性分析和软基处理设计提供依据,为南沙软土区的工程建设提供一定参考．