MMU月面起飞燃耗最省轨迹和推力设计研究

1

作者 韩艳铧 洪军停 张勇 《动力学与控制学报》 2021年第6期8-15,共8页

载人机动装置(MMU)携载航天员在月面机动飞行包括上升转弯段、巡飞段、转弯下降段,本文研究上升转弯段燃耗最省轨迹和主发动机推力优化问题.首先采用Pontryagin极小值原理,推导出MMU发动机推力大小和方向的最优函数形式.结果表明,推力... 载人机动装置(MMU)携载航天员在月面机动飞行包括上升转弯段、巡飞段、转弯下降段,本文研究上升转弯段燃耗最省轨迹和主发动机推力优化问题.首先采用Pontryagin极小值原理,推导出MMU发动机推力大小和方向的最优函数形式.结果表明,推力大小是开关形式,且最多切换一次,故只需用"开"和"关"持续时间两个参数描述;推力方向角的余切是时间的仿射函数,只需用该函数的斜率和截距两个参数描述.上升转弯段和巡飞段交接,故上升转弯段的末状态受飞行高度、速度大小和方向三个条件约束,这样就将燃耗最省最优控制问题转化为三等式约束下的四参数非线性规划问题,设计自由度仅为一,只需用单自由度搜索即可快速求解.数值仿真验证了本文所提方法的有效性. 展开更多

关键词 月面低空机动飞行 载人机动装置(MMU) 燃耗最省 最优控制 最优轨迹

下载PDF 职称材料

基于RRT算法的某型无人机航路在线规划设计 被引量：13

2

作者 路引 郭昱津 王道波 《兵器装备工程学报》 CAS 2016年第12期18-21,共4页

针对高原地区复杂地形地貌,提出了无人机需具备在线航路规划能力;分析了快速随机搜索树(RRT)算法的基本原理,并对RRT算法的收敛性和参数选择进行了探讨,设计了基于RRT算法的在线航路规划方法;对所设计的方法进行仿真验证。仿真结果表明... 针对高原地区复杂地形地貌,提出了无人机需具备在线航路规划能力;分析了快速随机搜索树(RRT)算法的基本原理,并对RRT算法的收敛性和参数选择进行了探讨,设计了基于RRT算法的在线航路规划方法;对所设计的方法进行仿真验证。仿真结果表明:该航路在线规划方法达到了预期目的,能够很好的规避突发障碍。 展开更多

关键词 无人机 航路规划 快速随机搜索树

下载PDF 职称材料

小型固定翼无人机绳钩回收过程动力学分析 被引量：5

3

作者 裴锦华 何成 +1 位作者 王陶 李悦 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期693-698,共6页

绳钩回收作为小型固定翼无人机的一种精确定点拦阻无损回收技术,近年来在国内外得到迅速发展。本文以某型无人机的绳钩回收系统为研究对象,对绳钩回收系统进行了参数化处理并建立了两种动力学仿真模型。一是在考虑回收架柔性基础上建立... 绳钩回收作为小型固定翼无人机的一种精确定点拦阻无损回收技术,近年来在国内外得到迅速发展。本文以某型无人机的绳钩回收系统为研究对象,对绳钩回收系统进行了参数化处理并建立了两种动力学仿真模型。一是在考虑回收架柔性基础上建立了基于Lagrange方程的绳钩回收系统的动力学仿真模型,二是在考虑绳索变形和系统结构细节基础上建立了基于MSC.ADAMS的绳钩回收系统的多体动力学仿真模型。通过上述两种仿真模型的算例分析以及与某型无人机绳钩回收试验的测试数据作对比,验证了两种动力学仿真模型在绳钩回收系统不同设计阶段的适用性和有效性。 展开更多

关键词 无人机 绳钩回收系统 动力学 仿真模型

下载PDF 职称材料

预警机制的鲸鱼算法及时间约束的航迹规划

4

作者 闫浩泉 杨柳庆 张勇 《计算机测量与控制》 2023年第10期140-146,173,共8页

针对高实时性要求的固定翼无人机航迹规划问题,在模型中引入算法的运行时间以契合实际工程要求,并提出基于预警机制的改进鲸鱼优化算法完成求解;该算法通过对适应度进行排序定义个体的预警概率,并借此控制个体更新机制的选取;随后引入... 针对高实时性要求的固定翼无人机航迹规划问题,在模型中引入算法的运行时间以契合实际工程要求,并提出基于预警机制的改进鲸鱼优化算法完成求解;该算法通过对适应度进行排序定义个体的预警概率,并借此控制个体更新机制的选取;随后引入与预警概率关联的权重系数控制螺旋更新机制的收缩扩张,同时使用莱维飞行改进随机游走机制加快收敛,达到平衡各机制开发与探索能力的目的;有效地改善算法收敛速度慢、精度低的缺陷;使用基准函数测试并验证算法的有效性,并在不同维度与距离的航迹规划对比仿真实验中量化改进算法在收敛精度与收敛速度的优越性;仿真实验表明,面对低维度航迹规划时,算法精度可提高8.0%;面对高纬度航迹规划时,算法收敛速度可提高50%。 展开更多

关键词 鲸鱼优化算法 航迹规划 时间约束 莱维飞行 可变维度

下载PDF 职称材料

基于数传电台的靶用型无人机测控系统 被引量：5

5

作者 马培圣 杨柳庆 +1 位作者 肖前贵 尹翔 《测控技术》 CSCD 2016年第12期75-78,共4页

靶用型无人机简称靶机,模拟航空飞行器的飞行性能和外部特性,用于防空探测系统和防空武器系统的功能和性能测试。由于靶机是一种消耗性资源,为其研制专用测控系统,价格昂贵且通用性受限。本着低成本、通用化和小型化的原则,以数传电台... 靶用型无人机简称靶机,模拟航空飞行器的飞行性能和外部特性,用于防空探测系统和防空武器系统的功能和性能测试。由于靶机是一种消耗性资源,为其研制专用测控系统,价格昂贵且通用性受限。本着低成本、通用化和小型化的原则,以数传电台为核心硬件,设计了适用于靶机的测控系统。详细论述了该测控系统的总体设计、硬件设计和软件设计,并对测控作用距离进行了分析。该测控系统已在多型靶机上得到了成功应用。 展开更多

关键词 无人机 靶机 数传电台 测控系统

下载PDF 职称材料

λ机翼气动/结构多学科设计与优化

6

作者 董益磊 尹海莲 +1 位作者 王宇 余雄庆 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期525-533,共9页

机翼锯齿状后缘的气动外形设计增大了展弦比,进而提高了空气动力学效率,但同时也导致结构质量的增加。因此,本文提出了一种针对战斗机类λ机翼的气动/结构多学科设计优化方法,关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动... 机翼锯齿状后缘的气动外形设计增大了展弦比,进而提高了空气动力学效率,但同时也导致结构质量的增加。因此,本文提出了一种针对战斗机类λ机翼的气动/结构多学科设计优化方法,关键步骤包括机翼外形和结构参数化建模、气动分析模型自动生成与外形优化、结构有限元模型自动生成与结构布局/尺寸优化。在ISIGHT软件环境下集成气动、结构优化模块,利用基于代理模型的多级优化方法求解λ机翼气动/结构多目标优化问题。算例结果表明,本文提出的优化方法能够较好地兼顾了λ机翼的气动和结构性能,进而提高初步设计阶段的效率。 展开更多

关键词 λ机翼 气动 结构 多目标优化

下载PDF 职称材料

基于TDD协议的单载波频带靶机测控系统 被引量：3

7

作者 杨柳庆 张勇 +1 位作者 孙丽慧 肖前贵 《宇航计测技术》 CSCD 2020年第6期37-42,共6页

设计了一种基于时分双工协议的单载波频带靶机测控系统,在机载和地面站均只配备一套数传电台的情况下,实现全双工通信。详细介绍了时分双工(TDD)协议的帧结构、帧同步和通信实现,并以某型靶机为例分析和计算测控通信的需求和性能,经性... 设计了一种基于时分双工协议的单载波频带靶机测控系统,在机载和地面站均只配备一套数传电台的情况下,实现全双工通信。详细介绍了时分双工(TDD)协议的帧结构、帧同步和通信实现,并以某型靶机为例分析和计算测控通信的需求和性能,经性能计算和分析表明,该通信协议科学可行。 展开更多

关键词 无人机 靶机 时分双工 测控系统

下载PDF 职称材料

混合翼垂直起降无人机过渡过程自适应切换控制 被引量：2

8

作者 张勇 沈海东 +1 位作者 王博豪 刘燕斌 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期1675-1682,共8页

针对混合翼垂直起降无人机过渡过程中模型参数变化大、特性耦合严重的问题,本文提出了一种基于保护映射理论的垂直起降无人机过渡过程自适应切换控制器的设计方案。以雅可比线性化方法为基础,搭建混合翼垂直起降无人机过渡过程的线性变... 针对混合翼垂直起降无人机过渡过程中模型参数变化大、特性耦合严重的问题,本文提出了一种基于保护映射理论的垂直起降无人机过渡过程自适应切换控制器的设计方案。以雅可比线性化方法为基础,搭建混合翼垂直起降无人机过渡过程的线性变参数模型,选取线性二次型为基本控制结构并求取过渡过程起始点的控制参数。基于保护映射理论求取初始控制参数的稳定范围,进而通过自动迭代获取整个过渡过程中满足性能指标的控制器参数集合。对所得控制器参数进行插值拟合,获得混合翼垂直起降无人机过渡过程自适应控制律。仿真结果表明,所设计的自适应控制律能够保证闭环系统的鲁棒稳定,满足混合翼垂直起降无人机过渡过程中的定高加速稳定控制。 展开更多

关键词 混合翼 过渡过程控制 雅克比线性化 线性变参 保护映射 自适应切换控制 自动迭代

下载PDF 职称材料

基于TDMA体制的一站多机式靶机测控系统 被引量：2

9

作者 杨柳庆 肖前贵 张勇 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2020年第11期101-105,共5页

随着现代空战中战术战法的迅速发展,以集群作战、编队协同作战和饱和攻击为代表的新型作战模式,对防空探测和防空武器系统的多目标跟踪和多目标打击能力提出了更高的要求。为适应多目标试验任务的需求,靶场的供靶模式必须由单机供靶模... 随着现代空战中战术战法的迅速发展,以集群作战、编队协同作战和饱和攻击为代表的新型作战模式,对防空探测和防空武器系统的多目标跟踪和多目标打击能力提出了更高的要求。为适应多目标试验任务的需求,靶场的供靶模式必须由单机供靶模式向多机供靶模式转变。一站多机式测控系统能够同时遥控多架无人机和同时接收多架无人机遥测数据,大大降低多机供靶模式下的试验成本和人力物力资源消耗。结合靶机测控系统特点,在机载和地面站均只配备一套数传电台的情况下,基于时分双工方式和时分多址体制,设计一站多机式靶机测控系统。实验和试飞证明,该系统设计科学可行。 展开更多

关键词 无人机 靶机 TDMA 一站多机 测控系统

下载PDF 职称材料

翼身融合无人机参数化建模与气动特性分析 被引量：2

10

作者 邓海强 余雄庆 +1 位作者 尹海莲 邓枫 《航空计算技术》 2016年第6期51-55,共5页

以亚声速翼身融合无人机概念设计阶段多学科设计优化为应用背景,提出了考虑操纵面偏转的参数化建模与气动分析方法:1)采用CST方法、CATIA二次开发技术建立操纵面未偏转和偏转构型的三维几何外形;2)采用Tcl语言编制具有容错能力的Gridge... 以亚声速翼身融合无人机概念设计阶段多学科设计优化为应用背景,提出了考虑操纵面偏转的参数化建模与气动分析方法:1)采用CST方法、CATIA二次开发技术建立操纵面未偏转和偏转构型的三维几何外形;2)采用Tcl语言编制具有容错能力的Gridgen脚本,划分网格;3)采用位流分析和工程方法计算气动特性参数。通过iSIGHT软件集成上述步骤,建立了自动化的计算环境,对某无人机进行了建模和气动分析,风洞试验验证表明方法满足概念设计阶段的精度要求。 展开更多

关键词 翼身融合布局 无人机 参数化建模 气动特性分析

下载PDF 职称材料

基于超声振动辅助铆接技术研究 被引量：2

11

作者 黄志祥 陈文亮 +1 位作者 林美安 潘荣华 《机械设计与制造工程》 2016年第1期70-73,共4页

针对无人机中铆钉连接难成形问题,提出超声振动辅助铆接技术。通过仿真与试验结合的分析方法,进行了超声振动对铆接压力和干涉量影响的研究。结果表明,超声振动技术能有效降低铆接压力约20%,随着铆接速率的增加,超声振动降低铆接压力的... 针对无人机中铆钉连接难成形问题,提出超声振动辅助铆接技术。通过仿真与试验结合的分析方法,进行了超声振动对铆接压力和干涉量影响的研究。结果表明,超声振动技术能有效降低铆接压力约20%,随着铆接速率的增加,超声振动降低铆接压力的效果逐渐弱化;超声振动辅助铆接技术可以获得较大且分布更均匀的干涉量,提高了铆接件的疲劳寿命。 展开更多

关键词 超声振动 铆接压力 干涉量

下载PDF 职称材料

空间平台发射服务器动力学与双脉冲最优交会

12

作者 韩艳铧 李伟康 张勇 《动力学与控制学报》 2022年第4期63-73,共11页

本文研究了空间平台发射服务器的两体耦合动力学,以及服务器与目标星交会对接的双脉冲能耗最省制导问题.平台首先与目标星形成绕飞关系,保持其发射筒轴线瞄准目标星.接到发射指令后,服务器从发射筒中射出.本文采用凯恩方法建立了发射过... 本文研究了空间平台发射服务器的两体耦合动力学,以及服务器与目标星交会对接的双脉冲能耗最省制导问题.平台首先与目标星形成绕飞关系,保持其发射筒轴线瞄准目标星.接到发射指令后,服务器从发射筒中射出.本文采用凯恩方法建立了发射过程平台-服务器两体动力学模型.因为两体耦合影响,平台姿态偏转,服务器出筒时的速度已经不能瞄准目标星.通过小型火箭发动机给其施加初始和末端共两次速度脉冲.初始脉冲发生于服务器出筒瞬间,改变其航向,保证其与目标星准确交会;末端脉冲发生于服务器与目标星交会瞬间,将其相对于目标星的速度减为零,实现软对接.优化指标是能耗最省,即两次速度脉冲幅值的平方和最小,本文将其归结为非线性规划问题.在服务器交会飞行时间远小于平台绕飞目标星周期的情况下,可将平台绕飞平均角速度视作小参数,采用摄动法求出上述非线性规划的一阶近似解,然后以此为迭代初值,快速可靠地找到精确最优解.最后进行了数值仿真验证. 展开更多

关键词 多体动力学 凯恩方法 在轨服务 C-W方程 交会对接 双脉冲制导 小参数摄动法

下载PDF 职称材料

一种基于莱维飞行的新型改进平衡全局优化算法 被引量：1

13

作者 杨柳庆 杨婷婷 +1 位作者 王鹏飞 张勇 《宇航计测技术》 CSCD 2020年第5期62-69,共8页

本文将莱维飞行(Lévy flight)和平衡优化算法(EO)相结合,提出了一种新型的全局优化算法(LEO)。该算法从平衡优化算法核心出发,采用莱维飞行轨迹实现了在探索和开发之间更好的平衡,并且可以有效防止算法陷入局部最优解。同时给出了... 本文将莱维飞行(Lévy flight)和平衡优化算法(EO)相结合,提出了一种新型的全局优化算法(LEO)。该算法从平衡优化算法核心出发,采用莱维飞行轨迹实现了在探索和开发之间更好的平衡,并且可以有效防止算法陷入局部最优解。同时给出了新型全局优化算法的数学模型和算法流程,进一步保证了算法中全局搜索和局部开发之间平衡性。将该算法应用于基准测试函数求解以测试算法性能,通过与主流智能算法对比,优化结果表明新算法在解决优化问题方面表现更为优越,为更多工程问题的解决提供了新的思路。 展开更多

关键词 全局优化 莱维飞行 改进平衡优化算法

下载PDF 职称材料

某无人机横向圆柱排气式气囊着陆装置缓冲过程研究 被引量：2

14

作者 邵志建 裴锦华 《航天返回与遥感》 北大核心 2016年第2期26-33,共8页

排气式气囊作为一类有效缓冲装置,在诸多回收领域广泛使用。通过设计适当气囊尺寸和排气孔大小可以实现对回收对象的过载和接地速度的有效控制,从而避免反弹和侧翻现象的发生。文章以某无人机圆柱排气式气囊为对象,研究了该类气囊的仿... 排气式气囊作为一类有效缓冲装置,在诸多回收领域广泛使用。通过设计适当气囊尺寸和排气孔大小可以实现对回收对象的过载和接地速度的有效控制,从而避免反弹和侧翻现象的发生。文章以某无人机圆柱排气式气囊为对象,研究了该类气囊的仿真分析方法。首先从理论角度出发,将气囊缓冲阶段分为封闭压缩和排气释放两个阶段,基于气体状态方程和动力学推导了横向圆柱型排气气囊模型的运动微分方程,并给出了相应的计算方法;然后,采用大型有限元仿真分析技术,实现了该类气囊结构和着陆过程的数学和力学建模,获得全向式缓冲气囊着陆的动态过程仿真。最后对比两种模型与试验在样机重心处的过载与速度变化曲线。研究结果表明,文章提出的理论近似模型能够较好的反映该类排气式气囊的着陆缓冲特性,相比有限元模型,可以兼顾分析精度与效率,这为后续气囊系统的改进设计提供了可靠的分析工具。 展开更多

关键词 气囊 固定排气孔 着陆缓冲 有限元仿真分析 无人机

下载PDF 职称材料

混合空间复模态综合法在局部非线性问题中的应用

15

作者 王陶 何欢 +1 位作者 何成 陈国平 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期1006-1012,共7页

提出了一种针对含有局部非线性特性的一般黏性阻尼系统的混合空间复模态子结构模态综合法。首先根据局部非线性结构的特点,将其分为线性子结构与非线性子结构。然后,将线性子结构转换到状态空间中,通过解得的复模态对其进行模型减缩;在... 提出了一种针对含有局部非线性特性的一般黏性阻尼系统的混合空间复模态子结构模态综合法。首先根据局部非线性结构的特点,将其分为线性子结构与非线性子结构。然后,将线性子结构转换到状态空间中,通过解得的复模态对其进行模型减缩;在减缩过程中,构造了一组与系统低阶模态加权正交的假设高阶模态集使得在求解剩余柔度矩阵时避免了对系统矩阵直接求逆的过程。非线性子结构依然保留在物理空间中,通过子结构之间的界面协调关系将非线性子结构与减缩后的线性子结构进行综合。为了可以通过直接积分法对其进行动响应分析,将得到的二阶微分方程再次转换为一阶微分方程。最后,通过典型数值算例对本文方法的有效性进行了验证。 展开更多

关键词 局部非线性 一般黏性阻尼 自由界面 子结构模态综合

下载PDF 职称材料

单圈绝对式电子经纬仪测角信号处理 被引量：1

16

作者 袁鹏飞 黄大庆 +2 位作者 雷仲魁 徐诚 张景 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3079-3086,共8页

为实现快速、高精度角位移测量,提出了一种单圈绝对式电子经纬仪测角信号处理算法。只需刻画脉冲左右边沿在阈值附近各2个采样点就可以快速估计出脉冲宽度和脉冲中心坐标;对现有文献细分方法进行改进,给出了基于多组刻画脉冲中心求解高... 为实现快速、高精度角位移测量,提出了一种单圈绝对式电子经纬仪测角信号处理算法。只需刻画脉冲左右边沿在阈值附近各2个采样点就可以快速估计出脉冲宽度和脉冲中心坐标;对现有文献细分方法进行改进,给出了基于多组刻画脉冲中心求解高分辨力细分角的公式;并对算法时间复杂度和抗噪声性能分别进行了分析与仿真。实验结果表明,本方法在水平方向上测角误差标准差仅为2.5″,平均每秒钟可测角输出25次,具有实现简单、只需较少计算量就可以获得较高测量精度的优点。研究结果可以为单圈绝对式电子经纬仪、全站仪提供一种新的测角信号处理实用方法。 展开更多

关键词 精密测量 单码道绝对编码器 信号处理 电子经纬仪

下载PDF 职称材料

一种飞翼布局无人机族的机体结构优化设计

17

作者 岳志星 尹海莲 +1 位作者 王宇 余雄庆 《机械设计与制造工程》 2020年第6期57-61,共5页

针对无人机族结构设计的相关问题,提出了一种机身为通用模块、不同展长的机翼为专用模块的飞翼无人机结构设计方案。采用结构有限元方法分别对飞翼布局无人机族进行结构强度和刚度分析,使用基于PCL语言的MSC.Patran二次开发技术,实现结... 针对无人机族结构设计的相关问题,提出了一种机身为通用模块、不同展长的机翼为专用模块的飞翼无人机结构设计方案。采用结构有限元方法分别对飞翼布局无人机族进行结构强度和刚度分析,使用基于PCL语言的MSC.Patran二次开发技术,实现结构优化程序的自动运行。采用二级优化方法实现通用模块和专用模块的并行运算,给出一种模块化飞翼布局无人机族的结构优化设计方法。此方法很好地发挥了模块化策略的优势,并使无人机性能损失变小。 展开更多

关键词 飞翼 无人机族 结构设计 二级优化

下载PDF 职称材料

X-cor夹层结构的有限元模型

18

作者 单杭英 肖军 褚奇奕 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期118-125,共8页

结合有限元模型中对Z-pin的处理方式,提出整体式、组合式以及分离式3种计算模型,分析其适用性及优缺点。在桥联力实验和Z-pin从泡沫拔脱实验研究的基础上,提出分离式有限元模型,引入双弹簧联结单元来揭示Zpin和泡沫及面板之间相互作用... 结合有限元模型中对Z-pin的处理方式,提出整体式、组合式以及分离式3种计算模型,分析其适用性及优缺点。在桥联力实验和Z-pin从泡沫拔脱实验研究的基础上,提出分离式有限元模型,引入双弹簧联结单元来揭示Zpin和泡沫及面板之间相互作用的细观机理;其中平行于Z-pin单元接触面的弹簧(刚度)用来模拟计算界面相对滑移和粘接应力,垂直于单元接触面的弹簧(刚度),用于定义层压板、泡沫与Z-pin法向的接触,实现了X-cor夹层结构力学行为和界面失效的有限元仿真计算。 展开更多

关键词 X-COR夹层结构 整体式模型 组合式模型 分离式模型 双弹簧联结单元

下载PDF 职称材料