地面和空间机械臂的动力学等效条件与控制相似律 被引量：2

1

作者 宗立军 罗建军 +1 位作者 王明明 袁建平 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期1521-1529,共9页

针对如何在地面机械臂上有效验证空间机械臂控制律的问题,本文研究空间机械臂和地面机械臂系统间的动力学等效条件和控制相似律.首先,基于量纲分析研究地面机械臂和空间机械臂之间的动力学等效条件,并基于等效条件设计地面机械臂系统.其... 针对如何在地面机械臂上有效验证空间机械臂控制律的问题,本文研究空间机械臂和地面机械臂系统间的动力学等效条件和控制相似律.首先,基于量纲分析研究地面机械臂和空间机械臂之间的动力学等效条件,并基于等效条件设计地面机械臂系统.其次,基于量纲分析建立空间和地面机械臂系统间的控制相似律,设计的空间机械臂控制律通过控制相似律将可以转化为地面机械臂相应的控制律.最后,考虑地面机械臂基座往往无法和空间机械臂的基座航天器一样进行全6自由度运动,以及地面机械臂运动时受到重力影响,使得地面机械臂不再满足动力学等效条件,基于反馈线性化技术设计一种地面机械臂的动力学误差补偿策略,使得地面机械臂和空间机械臂具有相似的闭环动力学行为.这样,空间机械臂的控制律可以在设计的地面机械臂上进行验证,仿真中以在地面机械臂上验证空间机械臂的PID控制器为例说明所提方法的有效性. 展开更多

关键词 空间机械臂 地面机械臂 量纲分析 动力学等效条件 控制相似律

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空间引力波探测正三角形编队动力学机理与控制方法 被引量：6

2

作者 刘培栋 党朝辉 《指挥与控制学报》 CSCD 2021年第3期275-286,共12页

空间引力波探测要求航天器以正三角形编队稳定运行,其形成方式与维持方法面临诸多挑战.对国内外已提出的三类正三角形编队方案进行了对比分析,总结和梳理了各类正三角形构形的内在形成机理,深入探讨了不同构形的摄动演化规律和稳定性条... 空间引力波探测要求航天器以正三角形编队稳定运行,其形成方式与维持方法面临诸多挑战.对国内外已提出的三类正三角形编队方案进行了对比分析,总结和梳理了各类正三角形构形的内在形成机理,深入探讨了不同构形的摄动演化规律和稳定性条件,在此基础上提出了空间正三角形编队的初始化、保持与重构控制原理.研究结果将为空间引力波探测编队构形的设计与控制提供理论基础. 展开更多

关键词 空间引力波探测 正三角形编队 动力学机理 控制方法

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航天器姿态预设性能控制方法综述 被引量：25

3

作者 魏才盛 罗建军 殷泽阳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1167-1176,共10页

针对存在不确定惯量矩阵及其它未知不确定性(如执行器故障、航天器结构发生突变等)下的航天器姿态控制问题,综述了预设性能控制及其应用的研究进展。首先阐释了预设性能控制方法的基本内涵及其关键步骤;然后分析总结了现有航天器姿态控... 针对存在不确定惯量矩阵及其它未知不确定性(如执行器故障、航天器结构发生突变等)下的航天器姿态控制问题,综述了预设性能控制及其应用的研究进展。首先阐释了预设性能控制方法的基本内涵及其关键步骤;然后分析总结了现有航天器姿态控制以及预设性能控制研究的基本概况与发展趋势;最后面向未来复杂化、智能化的空间任务对航天器控制系统提出的新需求,提出航天器预设性能控制值得研究的问题和方向。 展开更多

关键词 预设性能控制 航天器姿态 鲁棒控制 瞬态与稳态性能

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考虑气动加热和变截面惯性矩的高超声速飞行器建模与分析 被引量：9

4

作者 苏二龙 罗建军 +3 位作者 黄兴李 闫颖鑫 方群 姜智超 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期690-697,共8页

由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞... 由于高超声速飞行器弹性机体/发动机的高度一体化设计,使得此类飞行器的动力学建模与控制较为复杂,而作为控制的基础以及面向控制的总体优化设计都需要建立高精度的动力学模型。首先,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的高超声速飞行器自由梁结构弹性模型,分析了气动加热和变截面惯性矩对飞行器振型的影响,得出了气动加热对振型影响非常小且振型引起的攻角变化很小,变截面惯性矩对飞行器的振型影响较大且振型引起的攻角变化较大的结论。然后,建立了考虑气动加热和变截面惯性矩影响的自由梁高超声速飞行器动力学模型,对考虑气动加热和忽略气动加热、恒截面惯性矩和变截面惯性矩对应的动力学模型进行了零极点分布对比分析,得出了气动加热对飞行器的纵向动态特性影响很小,变截面惯性矩自由梁对应的高超声速飞行器在特征点处开环不稳定性更大和非最小相位行为约束变弱的结论。 展开更多

关键词 高超声速飞行器 气动加热 变截面惯性矩自由梁 弹性模态分析 动态特性分析

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基于升力体的变构型超声速飞行器气动特性研究 被引量：2

5

作者 马洋 周伟 秦伟伟 《兵器装备工程学报》 CAS 2017年第12期191-194,226,共5页

为了满足超声速飞行器多任务、全速域飞行要求,提出一种基于升力体的变构型超声速飞行器布局。飞行器通过机翼的伸缩/后掠变形来兼顾高速和低速条件下的气动性能。采用CFD手段对典型飞行工况进行数值模拟。结果显示:通过机翼的伸缩/后... 为了满足超声速飞行器多任务、全速域飞行要求,提出一种基于升力体的变构型超声速飞行器布局。飞行器通过机翼的伸缩/后掠变形来兼顾高速和低速条件下的气动性能。采用CFD手段对典型飞行工况进行数值模拟。结果显示:通过机翼的伸缩/后掠变构型,飞行器在亚声速和超声速阶段能够保持较高升阻比,跨声速阶段气动性能需要通过外形优化设计进一步提高。相比于固定机翼外形,变构型飞行器在亚声速和超声速条件下的升阻比优势明显。研究工作可为大速域飞行条件下的机翼变构型设计提供参考。 展开更多

关键词 变构型 升力体 数值模拟 全速域气动特性

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基于灰色理论的新陈代谢自适应多参数预测方法 被引量：14

6

作者 张朝飞 罗建军 +1 位作者 徐兵华 马卫华 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期970-976,共7页

针对少数据、小样本序列的预测问题,在分析常规灰色GM(1,1)预测模型缺点的基础上提出了优化的算法模型,将优化后的预测方法推广为多参数预测.首先,建立了利用最新量测量进行初始化的预测模型,然后通过新陈代谢的方法利用新信息代替旧信... 针对少数据、小样本序列的预测问题,在分析常规灰色GM(1,1)预测模型缺点的基础上提出了优化的算法模型,将优化后的预测方法推广为多参数预测.首先,建立了利用最新量测量进行初始化的预测模型,然后通过新陈代谢的方法利用新信息代替旧信息实现等维的模型预测,同时引入衰减记忆最小二乘法对新旧信息进行加权处理,背景值以归一化的平均相对误差作为精度检验标准,采用粒子群算法自适应寻优.最后,通过对某型惯性测量单元(IMU)的标定参数稳定性进行预测,预测结果平均相对误差降低了6%~58%,表明预测方法可以应用于IMU标定参数的长期稳定性预测. 展开更多

关键词 灰色理论 新陈代谢 自适应 预测 粒子群算法

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变权TOPSIS评价的导弹总体参数粒子群优化设计方法 被引量：5

7

作者 周伟 罗建军 +1 位作者 强洪夫 谢飞 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期388-394,共7页

为解决传统单目标优化方法难以满足导弹总体参数多目标优化的需求,以及多学科设计优化方法复杂而难于在导弹概念设计阶段使用的问题。提出了一种基于变权TOPSIS(逼近于理想排序)评价和粒子群算法融合的多属性综合优化设计方法。以标准... 为解决传统单目标优化方法难以满足导弹总体参数多目标优化的需求,以及多学科设计优化方法复杂而难于在导弹概念设计阶段使用的问题。提出了一种基于变权TOPSIS(逼近于理想排序)评价和粒子群算法融合的多属性综合优化设计方法。以标准粒子群优化算法为基础,运用变权综合原理构建变权状态变量,结合TOPSIS评价方法计算每组粒子(总体参数方案)的可行欧氏距离,以欧氏距离作为综合评价目标开展了导弹总体参数优化设计研究工作。经实例分析表明,基于变权TOPSIS的粒子群优化设计方法能够有效解决导弹概念设计阶段总体设计多参数、多属性综合优化问题,与传统设计方法相比,具有概念清晰、方法灵活、实现高效的优点。 展开更多

关键词 变权综合 逼近于理想排序(TOPSIS) 导弹总体参数 粒子群优化

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固体运载火箭多级组合优选多属性评价方法 被引量：2

8

作者 周伟 罗建军 郝辉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期115-122,共8页

为解决固体运载火箭多级组合设计时多指标、多属性、多方案导致的方案优选和评价耗时长、效率低的问题,提出一种基于信息熵概念和变权综合原理相结合的逼近于理想排序(TOPSIS)多属性评价方法,通过构造折衷型状态变权向量,建立固体运载... 为解决固体运载火箭多级组合设计时多指标、多属性、多方案导致的方案优选和评价耗时长、效率低的问题,提出一种基于信息熵概念和变权综合原理相结合的逼近于理想排序(TOPSIS)多属性评价方法,通过构造折衷型状态变权向量,建立固体运载火箭多级组合方案优选评价模型,并开展固体运载火箭多级动力组合评价、方案排序优选等研究工作。经实例分析表明,信息熵变权综合TOPSIS方法能够有效解决固体运载火箭多级组合方案评估、排序与优选问题,达到快速设计的目的,与传统优化方法相比,具有快速、灵活和高效的优点。 展开更多

关键词 信息熵 变权综合 逼近于理想排序(TOPSIS) 固体运载火箭 多级组合 优选

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基于微分进化算法的深空轨道全局优化设计 被引量：6

9

作者 张仁勇 罗建军 +4 位作者 程潏 唐歌实 曹静 苏二龙 冯晶琅 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1079-1083,共5页

针对多目标多任务的深空探测轨道设计问题,提出一种新的将探测目标、探测方式、探测顺序以及发射窗口同时作为优化变量,并采用微分进化算法进行全局优化的设计方法.使用该方法在只考虑太阳中心引力作用的二体模型下,基于圆锥曲线拼接法... 针对多目标多任务的深空探测轨道设计问题,提出一种新的将探测目标、探测方式、探测顺序以及发射窗口同时作为优化变量,并采用微分进化算法进行全局优化的设计方法.使用该方法在只考虑太阳中心引力作用的二体模型下,基于圆锥曲线拼接法建立第三届全国深空轨道设计竞赛问题的优化模型并进行求解.最后利用该方法求解ESA的ACT研究团队的深空探测任务算例并对结果进行对比分析.结果表明,提出的全局优化设计方法对解决多目标、多任务深空探测轨道优化设计问题是可行和有效的. 展开更多

关键词 深空探测 多目标多任务 轨道优化 Lambert变轨 微分进化算法

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机器人在轨构建空间桁架结构的装配序列规划方法 被引量：7

10

作者 罗建军 王嘉文 +1 位作者 王明明 刘聪 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期437-449,共13页

针对机器人在轨构建空间桁架结构的装配序列规划问题,提出一种可同时求解装配单元装配序列与机器人运动的序列规划方法。首先设计了装配机器人并建立了动力学模型;其次,对机器人在整个装配过程中的运动进行了分类并分别给出了规划与控... 针对机器人在轨构建空间桁架结构的装配序列规划问题,提出一种可同时求解装配单元装配序列与机器人运动的序列规划方法。首先设计了装配机器人并建立了动力学模型;其次,对机器人在整个装配过程中的运动进行了分类并分别给出了规划与控制方法;然后,建立了装配序列规划的评价指标并采用离散粒子群算法求解。最后,以常用空间桁架结构为例,通过仿真校验了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 在轨装配 空间桁架结构 机器人 装配序列规划 离散粒子群

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应用改进果蝇优化算法的月面巡视器路径规划 被引量：16

11

作者 毛正阳 方群 +1 位作者 李克行 张传鑫 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期87-93,共7页

文章针对果蝇优化算法易陷入局部最优的问题,对果蝇算法中的味道浓度判定值进行改进,并将其用于月球探测巡视器的动态路径规划。为验证算法的有效性,将改进果蝇优化算法与粒子群优化算法的路径规划寻优特性进行了仿真对比分析,结果表明... 文章针对果蝇优化算法易陷入局部最优的问题,对果蝇算法中的味道浓度判定值进行改进,并将其用于月球探测巡视器的动态路径规划。为验证算法的有效性,将改进果蝇优化算法与粒子群优化算法的路径规划寻优特性进行了仿真对比分析,结果表明改进果蝇优化算法具有良好的实时性,并有效解决了算法易陷入局部最优的问题。考虑到月球探测巡视器在沿规划路径进行月面巡视的过程中,有可能遇到未知障碍物的情况,提出了动态环境下月球巡视器遇到未知静态障碍物的避障策略。 展开更多

关键词 粒子群算法 局部最优 果蝇优化算法 动态路径规划 月球探测

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ANCF/CRBF平面梁闭锁问题及闭锁缓解研究 被引量：5

12

作者 张大羽 罗建军 +1 位作者 王辉 马小飞 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期874-889,共16页

本文系统地研究了基于一致旋转场列式的绝对节点坐标(ANCF consistent rotation-based formulation,ANCF/CRBF)平面梁单元的泊松闭锁问题及闭锁缓解技术.为了全面理解该类型单元的闭锁特性及明确单元的应用范围,文中首先开发了两种新的A... 本文系统地研究了基于一致旋转场列式的绝对节点坐标(ANCF consistent rotation-based formulation,ANCF/CRBF)平面梁单元的泊松闭锁问题及闭锁缓解技术.为了全面理解该类型单元的闭锁特性及明确单元的应用范围,文中首先开发了两种新的ANCF/CRBF刚性截面梁单元,新单元在ANCF全参数梁的基础上,对梯度向量施加正交矩阵约束,得到梯度与转角对时间导数之间的速度转换矩阵,从而引入转角参数.新单元节点处完全消除了泊松闭锁和剪切效应,这是与传统ANCF/CRBF刚性截面梁单元的不同之处.然后,对比分析了这三种ANCF/CRBF刚性截面梁单元泊松闭锁的特点.发现该类型单元对节点的横向梯度施加了运动学约束,导致节点处截面不能变形,无法捕捉泊松效应,但是单元内部能完全捕捉,这种不连续情况会加重单元整体的泊松闭锁问题.并且发现对单元梯度约束的越多,闭锁问题越严重.随后,分别采用两种闭锁缓解技术,弹性线方法和应变分解方法,进一步研究了单元的收敛性.最终,通过多种静力学和动力学测试研究了泊松闭锁对ANCF/CRBF平面梁单元计算精度的影响及闭锁缓解技术在该类型单元上的缓解效果. 展开更多

关键词 绝对节点坐标法 一致旋转场列式 平面梁 泊松闭锁 闭锁缓解技术

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基于多群体改进萤火虫算法的UCAV协同多目标分配 被引量：9

13

作者 王永泉 罗建军 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期451-456,共6页

对多UCAV协同攻击目标分配问题进行了研究。以收益指标、消耗指标及航程指标为准则建立数学模型,采用改进的萤火虫优化算法对模型进行求解;对基本萤火虫优化算法进行了改进,给出了新的萤火虫更新策略,引入了局部搜索及全局信息交换机制... 对多UCAV协同攻击目标分配问题进行了研究。以收益指标、消耗指标及航程指标为准则建立数学模型,采用改进的萤火虫优化算法对模型进行求解;对基本萤火虫优化算法进行了改进,给出了新的萤火虫更新策略,引入了局部搜索及全局信息交换机制,并将萤火虫优化算法与混合蛙跳算法融合,实现了多智能群体共同进化,提出了一种基于多群体改进萤火虫优化算法的UCAV目标分配算法;针对UCAV协同攻击决策特点,设计了萤火虫离散编码方式,最终得到多UCAV协同攻击最优分配方案。仿真结果表明,多群体萤火虫优化算法能够稳定快速地给出目标分配最优方案。 展开更多

关键词 无人作战飞机 多机协同 萤火优化算法 混合蛙跳算法 目标分配

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微小推力下小卫星的轨道递推与推力标定 被引量：2

14

作者 张军华 陈建林 +1 位作者 孙冲 袁建平 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第2期71-81,共11页

针对采用微小推力进行轨道机动的小卫星,考虑复杂摄动力的基础设计了一种高精度轨道外推和推力在轨标定算法。首先,建立了考虑地球复杂摄动力和微小推力的小卫星轨道动力学模型;然后基于动力学模型,利用变步长龙格库塔算法,设计了对微... 针对采用微小推力进行轨道机动的小卫星,考虑复杂摄动力的基础设计了一种高精度轨道外推和推力在轨标定算法。首先,建立了考虑地球复杂摄动力和微小推力的小卫星轨道动力学模型;然后基于动力学模型,利用变步长龙格库塔算法,设计了对微小推力小卫星进行高精度轨道外推的方法。随后通过无迹卡尔曼滤波器(UKF),设计在轨标定算法,对存在误差的微小推力实时标定进行了研究。最后,根据轨道外推仿真验证结果和STK软件结果进行对比,验证了轨道递推方法的有效性和精确性,通过推力标定的仿真结果,验证了推力在轨标定算法的精确性和可行性。 展开更多

关键词 微小推力 复杂摄动 轨道递推 推力标定 无迹卡尔曼滤波(UKF)

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空间轨道博弈:概念、原理与方法 被引量：29

15

作者 赵力冉 党朝辉 张育林 《指挥与控制学报》 CSCD 2021年第3期215-224,共10页

针对日趋重视的空间安全需求,提出了空间轨道博弈理论与体系,建立了空间飞行器轨道博弈的概念、原理和方法.完成了潜伏、伪装、追逃、拦截、防御、封锁、包围、附着、接管等9种轨道博弈类型的定义和分类,设计了轨道博弈任务的一般流程,... 针对日趋重视的空间安全需求,提出了空间轨道博弈理论与体系,建立了空间飞行器轨道博弈的概念、原理和方法.完成了潜伏、伪装、追逃、拦截、防御、封锁、包围、附着、接管等9种轨道博弈类型的定义和分类,设计了轨道博弈任务的一般流程,探讨了基于人工智能、生物群体仿生智能等的轨道博弈问题求解框架.对空间非合作目标监视、接管、操控、维修、清除等轨道博弈任务的实施具有较好的指导意义. 展开更多

关键词 轨道博弈 空间安全 人工智能 群体智能

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