摘要:随着超燃冲压发动机技术的快速发展, 吸气式高超声速飞行器正受到世界范围内的高度关注, 而其控制系统的设计则是重中之重.首先简要回顾了吸气式高超声速飞行器建模的发展, 表明了对其进行控制器设计的复杂性；然后着重阐述了几种广泛应用于吸气式高超声速飞行器的控制方法：基于线性化模型的控制方法、反向递推法、T-S模糊控制方法、自适应控制和滑模变结构控制；最后指出了在控制器设计环节需要考虑的若干问题, 例如: 执行机构的非线性、容错控制、多目标控制、切换控制等, 同时也是今后吸气式高超声速飞行器控制系统设计的研究方向.

摘要:为了对国际空间站(ISS)站载设备进行热分析，利用低地球轨道简化六面体航天器外热流计算公式计算了ISS的轨道外热流，分析了ISS轨道外热流随轨道参数的变化规律；并以阿尔法磁谱仪为ISS站载设备代表，利用其外热流数值模拟结果，分析了ISS部件及操作对站载设备外热流的影响.分析结果表明：ISS的轨道外热流受太阳阳光与轨道面的夹角(β)和ISS与会日点的角距(θ)变化的影响明显；ISS的固定部件对AMS的外热流影响较为稳定；在ISS的可转动部件中，右舷主散热板和左舷太阳能电池板的操作可改变AMS的外热流；ISS正常飞行姿态下的AMS外热流变化规律不适用于ISS正侧边飞行姿态.因此，β、θ、ISS部件及ISS操作均是ISS站载设备外热流的主要影响因素.

摘要:为实现对目标小行星的载人探测，提出一种时间严格约束条件下的最优两脉冲往返转移轨道设计与优化方法.针对载人小行星探测任务的特点，建立了两脉冲转移轨道设计方案，初步设计了两脉冲往返转移轨道，并且利用序列二次规划算法进行了轨道优化，得到了各转移阶段的发射、到达窗口和最优往返转移轨道.仿真结果表明，给出的最优两脉冲往返转移轨道单次施加脉冲能够控制在5 km/s以内，可以满足未来300 d内的能量较小的载人小行星探测任务.

摘要:为检测飞轮系统的微弱故障, 提出一种基于符号动力学的故障检测方法.首先，利用符号动力学算法将飞轮的电流数据进行字符映射，实现信号降噪、数据压缩.其次，利用D阶马尔科夫过程定义电流字符序列的变异过程，且根据字符序列的熵值变化率确立算法的字符个数，并计算字符的概率状态转移矩阵.最后，根据概率状态转移矩阵求解字符概率特征向量，并利用特征向量之间的距离阈值检测飞轮的故障.仿真结果表明:该方法能够根据字符概率特征向量之间的距离区分不同严重程度的飞轮系统故障，实现微弱故障的检测;与扩展卡尔曼滤波算法相比，该方法不需复杂的动力学建模，且仅利用单变量即可实现飞轮的故障检测.此外，利用过程数据，该方法可以快速学习卫星其他部件的行为，并检测故障。

摘要:为解决离散时间线性切换系统的故障检测问题，设计了满足混合H_{_}/H_∞性能指标的鲁棒故障检测滤波器.首先，通过构造故障检测滤波器来得到残差，并且为提高故障检测的性能，使用加权H_∞性能指标和H_{_}性能指标表示残差对于扰动的鲁棒性以及对于故障的敏感性，进而将鲁棒故障检测滤波器的设计问题转化为混合H_{_}/H_∞性能指标下的多目标求解问题.接着，利用多Lyapunov函数方法和平均驻留时间技术，先得到了初步的滤波器设计结果，然后通过引入松弛变量的方法解除了Lyapunov矩阵和系统矩阵的耦合，得到了保守性较低的结果，并将其表示为线性矩阵不等式形式.最后，使用一个例子进行仿真，为其设计了故障检测滤波器的参数矩阵，并得到了残差评价函数的仿真图形.仿真结果表明,所设计的故障检测滤波器可以实现故障检测的功能.

摘要:为满足天基近距离目标高精度探测和识别的需求，提出一种多特征融合的卫星局部识别方法.首先分析卫星局部物理特征，构建了融合形态学多特征参量的局部构件分形聚类参数集，并建立基于聚类特征加权组合的构件聚类模型.利用该模型即可实现通过计算待识别目标隶属于各构件类的匹配性概率来识别目标；在此基础上，针对空间目标光学成像的图像降质、局部遮挡等问题，提出了目标识别算法，并以其在实际应用中的识别概率为依据，结合粒子群算法迭代优化加权系数，提高了识别算法效率与鲁棒性；最后利用4类典型卫星及伽利略卫星缩比模型对识别算法进行了数字仿真和半物理实验验证.实验结果表明，在低对比度、SNR仅为5，且构件存在较严重变形与互遮挡的情况下，算法仍能有效识别卫星构件，识别概率优于0.95.

摘要:为解决三轴气浮台垂直于地面转轴转角(偏航轴转角)难以精确测量的问题，提出了使用室内星敏感器进行三轴姿态角测量的方法.考虑到室内星敏感器与在轨星敏感器工作环境的区别，基于在轨星敏感器姿态测量方法对室内星敏感器姿态测量方法进行了研究与改进.在建立室内星敏感器姿态测量模型的基础上，采用迭代算法寻优得到三轴台高精度的三轴姿态.针对迭代算法对初始值要求较为严格的情况，采用粒子群优化算法寻优得到初始姿态矩阵.数学仿真结果验证了室内星敏感器测姿方法能够在快速测量3个转轴转角的基础上，提高偏航轴转角的精度.

摘要:为研究系绳柔性对连续地月载荷转移系统(continuous cislunar payloads transfer system, CCPTS)动力学的影响，利用Lagrange方法建立了CCPTS二维柔性动力学模型，并对所建立的二维柔性动力学模型进行了理论及仿真分析.通过对系绳为柔性绳与刚性杆两种情况下的动力学进行仿真对比分析表明:系绳柔性对CCPTS轨道、姿态参数有一定的影响，而这种影响表现为变量变化的时间不同步，并且会随着时间的推移逐渐增大；系绳的柔性特性导致母星径向加速度以及真近角加速度出现“毛刺”现象；由系绳长度所产生的重力梯度力矩对刚性杆和柔性绳产生了不同程度的影响；当外力矩不存在时，系绳旋转角速度随时间周期变化，当外力矩不为零时，旋转角速度随时间近似线性增加，增加的快慢由外力矩的大小决定.此外，系绳初始旋转角速度以及系绳长度对系绳的横向、纵向振动的幅值和周期均产生了一定的影响.

摘要:为提高柔性基底太阳能电池光电转化效率，减少表面反射损失，用Tracepro光学仿真软件模拟设计亚波长结构减反射膜尺寸参数，仿真结果表明亚波长结构薄膜在纳米柱高度72 nm，占空比为0.5，光栅周期在300~440 nm处，光通量增强效果最佳.采用纳米压印技术，以多孔结构阳极氧化铝为模板，制作聚酰亚胺基底减反射膜.采用扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计研究了阳极氧化技术所制作的Al₂O₃模板及其纳米压印技术等工艺参数对PI薄膜透过率的影响.测试结果表明，在0.3 mol/L草酸溶液中，70 V恒压模式连续反应1 h条件下制备AAO模板，在280 ℃，800 kg压力条件下，热压印时间为10 min所得PI膜.在AM1.5大气质量条件下，UV-VIS透射光谱从440~1 000 nm区域，所制作的薄膜较原始PI膜的透过率提高2%~5%.

摘要:为研究射弹的初始扰动对射弹的尾拍运动、超空泡形态及弹道特性的影响，基于计算流体动力学程序CFX，通过二次开发使用CEL语言将刚体动力学方程嵌入计算模块并实现刚体动力学方程与流体(unsteady reynolds averaged navier-stokes,URANS)方程的耦合求解，建立了超空泡射弹在不同初始扰动下自由减速运动的计算流体动力学模型.在相同的初始速度下，计算并对比分析射弹在不同初始扰动下的空泡形态特征、弹尾压力分布特征及弹道特性.计算结果表明：射弹发生尾拍运动时弹体尾部与空泡壁面发生碰撞，这种碰撞破坏了空泡形态的对称性；初始扰动对射弹的水平速度与位移影响较小，但对垂直位移影响较大；初始扰动越大，射弹的俯仰角、角速度和角加速度的振幅越大且频率越高.

摘要:为研究不同射弹头型对高速射弹垂直入水的流体动力和流场特性的影响，采用有限体积法和VOF(volume of fluid)多相流模型，并引入动网格技术，对5种不同头型的轴对称高速射弹垂直入水过程进行了数值模拟，分析了头型对空泡形态演化过程、射弹流体动力及弹道特性的影响规律.研究结果表明，头型对射弹入水空泡形态、表面闭合时间以及入水阻力、深度、速度均有较大影响.球头与截球头空泡半径小于其余3种头型，表面闭合时刻依平头、球头、锥头、截锥头的顺序递增.射弹头部均承受较大压力，球头、截球头射弹头部压力分布不均使之承受较大的剪切力.射弹头部流线型越好，入水速度衰减越慢，入水深度增加越快.入水阻力系数峰值按平头、截球头、截锥头、锥头、球头的顺序递减.

摘要:为解决传统鲁棒控制方法设计的控制器阶数过高，而经典PID控制方法又无法在设计过程中保证鲁棒性能的问题，采用基于约束粒子群优化的定结构H_∞控制器设计方法，把两者各自的优势结合起来并将其应用到导弹控制器的设计中.采用一种基于梯度的粒子修正算法对违反约束条件的粒子进行修正，通过典型测试函数测试并和常用的其他3种约束优化算法进行性能对比，表明了该算法在处理约束优化问题上的优越性.同时，以样例导弹三通道模型为控制对象，提出了时域性能和鲁棒性能兼顾的性能指标函数和约束条件，针对典型固定控制结构，应用梯度修正粒子群算法设计了控制器.仿真结果表明,样例导弹控制系统在满足各项时域性能指标的同时，也满足鲁棒性能指标，达到了设计要求.

摘要:为验证小变形小攻角下基于准定常和线性理论进行柔性火箭弹气动力计算的合理性，采用计算流体力学(CFD)方法预测了某火箭弹的升力及阻力系数，并在此基础上与经验公式相结合，获得该火箭弹沿轴向的单位长度升力和阻力系数导数分布.应用多体系统传递矩阵法计算了该火箭弹的固有频率和振型，在准定常及线性理论的假设条件下,结合已得到的气动力系数导数,计算了基于火箭弹一阶振型的两个弯曲模型在不同攻角下的单位长度气动力系数分布.与CFD计算结果进行对比，发现该火箭弹在实际飞行条件下，该计算方法精度较好，在远超于实际的大变形时、攻角较大的情况下在头部和弹身处仍具有一定精度，但尾部误差较大，总体精度降低.

摘要:为解决相控阵雷达方向余弦坐标系下状态空间模型量测方程强非线性的问题，提出了一种带多普勒量测的去偏转换量测跟踪方法.在考虑距离量测误差与多普勒量测误差相关性的基础上，用距离量测与多普勒量测的乘积构造伪量测来减轻多普勒量测的非线性.并通过对方向余弦进行二阶泰勒展开，得到了转换量测误差均值和协方差的一致性估计.最后通过对位置量测和伪量测进行序贯处理解决了伪量测非线性的问题.仿真结果证明：通过引入多普勒量测确实提高了滤波性能；同时相比于常用的扩展卡尔曼滤波器和不敏卡尔曼滤波器，提出的去偏转换量测滤波器在方向余弦坐标系下具有更好的跟踪性能.

摘要:为提高对机动群目标在高量测误差下的跟踪性能，提出了一种自适应IMM群目标跟踪算法.首先，在群质心状态估计中，引入带有多重次优渐消因子的强跟踪滤波算法，提高机动阶段时对群质心状态估计的精度.其次，在扩展状态估计中，考虑量测精度对于扩展状态的影响，将量测误差和扩展状态同时纳入到量测似然函数的构建中，应用新息计算和渐消记忆迭代过程自适应更新量测误差协方差矩阵.最后，通过quasi-Bayesian方法自适应更新模型转换概率，利用量测数据修正模型转换概率，抑制非匹配模型作用，放大匹配模型作用，实时匹配跟踪模型与目标运动状态.仿真实验结果表明，该方法有效提高了对群质心状态和扩展状态的估计精度.

摘要:针对具有不可直接测量状态和控制方向未知的输入受限非线性系统的跟踪问题,提出一种基于模糊状态观测器的反步控制方法.首先采用模糊状态观测器估计被控系统中的不可测量状态；然后利用具有光滑特性的双曲正切函数和Nussbaum增益函数对控制器的饱和问题进行处理，根据可规定误差面性能技术对输出跟踪误差的边界进行限定；最后将反步法和动态面法相结合设计鲁棒控制器.运用Lyapunov理论对系统的稳定性能进行了分析，证明闭环系统的所有信号最终半全局一致有界.以具有参数不确定性和存在外界未知有界干扰的高超声速飞行器纵向运动为仿真模型，仿真结果验证了所提算法的有效性.

摘要:为提高星敏感器测量角分辨率，同时保持高数据更新率，选用四百万门像素、多通道数据并行输出的光电探测器.为解决基于该类探测器的星敏感器图像处理问题，实现快速有效的提取星点质心，设计了一种采用标记的图像处理算法.算法分为多通道标记计算方法和通道边界的目标处理：多通道标记计算方法主要解决通道内的图像处理问题，各通道间并行处理；通道边界的目标处理主要解决当目标跨边界时的拼接问题.在时钟为100 MHz的高频率工况下，采用FPGA基于四级流水线并行处理体系结构实现算法，并实际测试验证.验证结果表明，算法可快速、正确地提取探测器像面上的目标点,提取的星点单星定位精度优于1/172像素，数据更新率优于9.5 Hz,满足星敏感器高精度、高数据更新率要求.

摘要:为获得楔形超空化舵片在大舵角情况下的失速特性并探究其失速机理，针对采用24°楔形舵片作为艉控制面的超空泡航行体在低速通气条件下的绕流问题，分别构建三维数值模型和水洞试验系统，同时采用数值模拟和水洞试验两种手段研究楔形舵片的升/阻力特性和低压面空化情况随舵角的变化关系.研究结果表明：提出的数值方法和试验方案是合理的；楔形舵片的阻力系数在0°~5°舵角变化的影响较小，升力系数在0°~8°和9°~12°舵角范围内均具有良好的线性度，但后者斜率远小于前者；楔形舵片在舵角超过8°时升力系数突然减小并发生失速现象，舵片低压面发生空化并被空泡覆盖；低压面因空化致使压力不能进一步降低是导致舵片发生失速的根本原因，对于24°楔形舵片的许用舵角范围不应超过8°.

摘要:针对梁结构在热结构耦合作用时其极限状态函数为隐式形式且难以求解的问题，基于振动可靠性理论，将改进的Kriging模型与有限元方法相结合，提出了热结构耦合梁共振非概率可靠性分析方法.首先利用Kriging法构建热结构耦合梁可靠性功能函数的近似模型，并利用主动学习法改进了选取新增样本点的方式，使得改进后的Kriging近似模型更加逼近于真实极限状态函数.在此基础上，考虑结构参数的不确定性，对梁结构的不确定变量用区间变量进行描述，建立了含有超椭球凸集的梁结构共振非概率可靠性模型，最后结合优化方法求解出梁结构共振非概率可靠性指标.算例结果表明了该方法的合理性以及计算精度高的特点，为热结构耦合梁的共振非概率可靠性分析提供了可行的途径.

摘要:为解决传统水下控制网解算中基于三维空间距离交会确定控制点坐标存在的垂直解不稳定问题，借助压力传感器提供的深度信息，提出了融合深度差的二维平差方法和附加深度的三维约束平差方法.融合深度差的二维平差方法将深度差作为已知值，将三维空间交会问题转换为二维平面交会问题，在二维平面构建平差模型，确定水下控制点坐标；附加深度的三维约束平差方法将深度作为高精度观测值和约束条件，并与空间距离方程联合解算，确定水下控制点坐标.在松花湖水域进行实验，结果表明，两种方法均将水下控制点解算精度提高了2~5倍，说明在水下控制网解算过程引入深度信息构建平差模型，有助于提高控制网点坐标三维解的稳健性和精度.

摘要:为研究紧凑拉伸(CT)试样的动态断裂性能，将分离式Hopkinson拉杆进行了改进，在入射杆与透射杆的加载端设计了一种夹持装置，实现了CT试样的动态断裂测试.采用ANSYS/LS-DYNA数值分析程序，对拉伸应力波加载下，基于改进后Hopkinson拉杆系统的CT试样动态断裂测试过程进行了数值模拟研究，得出CT试样的动态断裂响应，计算了表征其动态断裂韧性的相关参量.结果表明,试样中应力分布由非对称状态经约80 μs达到对称分布状态，此后试样应力分布云图对称，两端加载点载荷相等，试样达到应力平衡状态，满足了Hopkinson杆断裂韧性测试要求，并讨论了夹头截面突变与销钉直径对应力波传播和试样应力平衡的影响，为后续Hopkinson拉杆装置继续改进与CT试样动态断裂测试提供了依据.

摘要:为研究舰船尾部结构对流场环境的影响，以典型护卫舰简化模型SFS1为对象，选用通用软件ANSYS ICEM划分结构化网格并用ANSYS FLUENT标准k-ε湍流模型模拟了机库门开闭不同状态、不同机库高度及不同飞行甲板长度等特征结构的变化对直升机操作区气流场的影响.通过分析流场中的速度、压力等物理量，对比了不同工况下的流场环境.对比结果显示，机库高度越低、飞行甲板长度越长舰载机操作区的流场环境越好，机库门半开时流场环境较机库门关闭和全开状态时差，但是机库门关闭和全开两种状态相比没有明显的优劣之分.这可为在役舰船的改造和再建舰船的优化设计提供理论依据和数据支持，进而有效改善舰载机起降时的流场环境，提高海军指挥直升机进行安全着舰的能力.

摘要:为优化自升式平台桁架式桩腿结构构型，采用参数化建模技术和SESAM的GeniE软件，对不同构型桩腿的结构强度和总体性能进行评估.选取拖航工况和自存工况进行分析，结合母型资料，拖航工况时选取不同的桩腿节距构型进行强度评估；自存工况时选取不同的弦管间距和桩腿节距构型对平台抗倾覆能力、最大支反力、锁紧力以及桩腿组件UC值进行计算.以满足强度和经济性最优为原则，结合各构型桩腿结构质量，给出最优的桩腿结构构型方案.该方法快速完成了某型自升式平台的桩腿构型选取,结果表明该方法是自升式平台设计初期桩腿结构选型和优化的有效方法.

摘要:为提高探测卫星数据传输链路的传输效能，采用可变编码调制体制(VCM)，在不增加卫星与地面站能量消耗和设备成本的条件下，降低链路资源浪费，优化星-地数据传输的吞吐量.在卫星VCM数传体制的基础上，分析了近地轨道卫星数传链路的动态链路预算，并详细讨论了链路传输效能的数学模型，给出了一种在有效数传时间内优化数传吞吐量的VCM流程设计算法.结果表明：该算法对于预知轨道的卫星系统，根据其动态的星-地链路预算结果，在保证误码率要求的前提下，选用不同的编码调制方式，从而拟合链路预算曲线，保持较为固定的链路余量，实现链路效率的优化；根据所述流程算法，针对一颗近地太阳同步轨道卫星设计VCM数传系统.通过数值仿真，与传统固定编码调制设计对比，说明这种VCM设计在提高链路有效性方面的突出优势.

摘要:为实现对武器研制项目风险传导的客观精细化评估，采用模糊云模型的评估算法，首先计算单一风险传导影响因子对进度、费用和性能风险产生的影响大小；然后，通过加权求和的方式计算所有风险传导影响因子产生的总影响；再基于可能度理论，给出三角模糊数互补判断矩阵的排序方法，得到综合风险值; 最后,结合X-51发动机项目研制实例，通过仿真运算，得出单一影响因子对风险影响大小值和总风险排序值，明确需要加强监控和管理的指标.仿真结果表明,验证了构建的风险传导识别与评估方法的有效性和可行性，为武器装备研制项目风险传导的管理者提供了决策参考.

摘要:为减少卫星姿态翻转，确保卫星光学载荷指向精度，提出卫星太阳翼板面水平展开试验方法.采用多自由度配重悬挂法抵消太阳翼水平展开试验过程中的重力，开展运动学及动力学分析、试验误差分析，完成卫星太阳翼板面水平展开试验验证.试验结果表明：相比传统展开试验方法，能够更真实的模拟太阳翼在轨展开运动；对太阳翼配重质量偏差、太阳翼吊挂质心偏差及系统摩擦力控制要求高.验证模型和试验方法的正确性，满足卫星太阳翼展开试验要求.

摘要:为提高东北严寒地区农村住宅室内热舒适水平，并降低采暖能耗，通过实地测试、软件模拟对其重要影响因素进行了量化分析，并建立了采暖能耗预测模型.采用BES-01型温度采集记录器、DeST-h软件研究了体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数、朝向、吸收系数、热惰性、附加阳光间、冰雪覆盖层等10项因素对农村住宅热环境的影响.实验结果表明：东北严寒地区农村住宅体形系数、窗墙面积比、围护结构传热系数与采暖能耗正相关，正南及南偏东为最佳朝向，吸收系数与采暖能耗负相关，附加阳光间能够有效改善室内热环境，冰雪覆盖层能够起到屋面保温作用，采暖能耗预测模型能够为农村居民建造节能住宅提供设计依据，研究能够引导并提升东北严寒地区农村住宅的节能设计水平.