摘要:基于序列图像的自主导航作为未来深空探测地外天体精确定点着陆任务的关键技术，是目前深空探测技术的重点发展方向之一.针对未来深空探测地外天体精确着陆自主导航的需求，阐述了发展深空探测着陆过程序列图像自主导航的必要性.首先，分别从主动成像和被动成像两个方向介绍了基于序列图像的深空探测着陆过程自主导航研究现状；然后，总结并分析了基于序列图像的深空探测着陆过程自主导航涉及到的关键技术；最后，根据关键技术分析给出了基于序列图像的深空探测着陆过程自主导航研究目前存在的主要问题并对其后续发展进行了展望.

摘要:针对多小型飞行器空间自主编队姿态协同飞行任务，研究了空间多小型飞行器自主编队在空间干扰影响下的姿态协同控制问题.考虑到编队无法获取外界参考信息，需要进行自主编队的情况，提出一种编队姿态协同控制方法.首先，提出的控制方法基于小型飞行器绝对姿态信息实现编队姿态协同，能够适应多种编队通信拓扑结构，并且对于外干扰力矩具有较强的鲁棒性；然后，根据Lyapunov定理，从理论上证明了闭环系统的稳定性和收敛性；最后，通过数值仿真验证了理论分析结果及所提出控制方法的有效性.研究结果表明，所提出的控制方法能够在干扰力矩作用下，利用小型飞行器绝对姿态信息实现编队姿态协同，且能够适应多种编队构型.

摘要:针对航天器姿态控制过程中同时存在执行器故障、安装偏差与控制受限的多约束问题，提出一种基于积分滑模面的自适应鲁棒姿态容错控制方法，所设计的控制器在满足执行器控制能力的饱和受限约束的条件下确保系统稳定；同时，通过引入控制参数在线自适应学习策略以提高对干扰、安装偏差以及故障变化的鲁棒性，进而减小对这些信息的依赖能力，并基于Lyapunov方法分析了系统稳定性.通过数值仿真结果表明，提出的自适应积分滑模容错控制算法能有效的保证执行器故障时航天器姿态控制系统的稳定性，并具有较强的鲁棒性.

摘要:针对航天器相对空间目标的定点悬停控制需求，基于非线性反馈固定时间稳定算法设计了一种闭环悬停控制律.阐述了固定时间稳定的原理，以C-W方程为相对运动模型设计了悬停控制律，可以通过改变相关控制参数来消除初始悬停误差和干扰的影响，实现对控制效果的调节.结果分析表明，提出的控制律对初始悬停误差收敛速率较快，能够保持长时间、高精度定点悬停，仿真结果验证了方法的有效性.

摘要:为提高无人机自主控制性能，实现任务分配与航迹规划整体架构，提出一种基于航迹预测的多无人机任务规划方法.首先，将禁飞区考虑为更接近真实场景的多边形模型；然后，使用改进A^*航迹预测算法生成任意两个航迹点间障碍规避后的最短路径，利用该路径近似航迹航程作为任务分配过程的输入信息，建立目标函数，采用改进PSO算法求取最优结果；最后，使用B样条曲线平滑分配后的路径组合，生成无人机可飞行航迹.仿真结果表明，该方法能够以较高的计算速度和精度生成近似最优的任务分配结果和满足飞行约束的平滑航迹.

摘要:高速弹体入水产生的冲击波对弹体的水下运行与毁伤性能有着至关重要的作用.为得到高速弹体入水产生的冲击波及其传播特性，利用一级轻气炮高速发射平头和球形两种不同弹体水平入水，通过以不同方式分布于水下的压力传感器测量因此而形成冲击波峰值压力衰减特性.实验结果表明：初始冲击波峰值压力随着距离和角度以不同的方式衰减；在波的传播方向上，其满足指数衰减的形式，压力介于距离的倒数与距离平方的倒数之间的曲线之间.在球形波阵面上则以正弦曲线的形式衰减，这种沿距离和角度衰减的冲击波峰值不受弹体的初始速度的影响.

摘要:针对地球敏感器的设计与仿真需求，研究了地球椭球成像、大气轮廓、晨昏线及背景星空成像，实现了高精度地球敏感器成像仿真；并在此基础上比较实验了圆拟合、椭圆拟合等不同地球边界拟合及地心检测算法的性能，根据系统在轨运行特点，提出了分步地球图像检测算法.一方面克服单纯圆拟合方法带来的地球扁率误差，另一方面利用轨道先验知识克服椭圆拟合过程中的长轴不稳定性.仿真实验证明，该方法有效地提高了敏感器检测精度及系统鲁棒性，并且时间复杂度低，满足在轨要求，能够有效促进各型地球敏感器的性能提升.

摘要:针对汽车电控单元的测试需求，通过引入参数相关性和组合约束条件，基于IPO（in-parameter-order）策略提出了一种改进的测试用例生成算法；设计并构建了汽车电控单元集成测试系统，并在集成测试系统的架构下实现了对汽车电子常用测试设备的统一管理和数据共享；最后，通过两种不同汽车电控单元的典型测试工况对提出的改进的测试用例自动生成算法进行了实验验证.结果表明，所提出的测试用例生成算法可在满足覆盖准则的前提下有效缩减测试用例数量，结合本设计的集成测试系统，能够满足不同汽车电控单元的测试需求，提高测试效率和精度.

摘要:为改善微纳尺度下流体的混合效果，在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）基底材料上，设计制造了一款新型三维阶梯结构微混合器.混合器由一个T-型进样沟道和6个三维阶梯混合单元组成，采用超精密雕刻机在PMMA基片制作微米级结构，利用有机溶剂混溶浸泡法，在低温常压条件下键合得到.数值仿真结果表明：混合器效率受到台阶结构尺寸和流体速度的影响，当0.1 ≤ Re ≤ 5时，混合腔横截面的浓度方差σ < 0.1，接近充分混合；当流速在1~20 mL/h范围内时，将混合器用于微量溶液pH的调节取得了理想的结果.

摘要:为表征梁式全碳纤维复合材料桁架模态及阻尼特性，建立实体单元有限元模型进行桁架模态仿真，提出基于仿真结果采用模态应变能阻尼模型计算结构阻尼损耗因子的方法；此外，为提高模态分析效率，引入梁等效理论建立等效分析方法.仿真及等效分析结果与实测值的对比表明：梁等效理论、仿真及实验所得振型基本一致；仿真频率及结构阻尼损耗因子计算值误差均小于10%，所述模态仿真和阻尼计算方法有效，最后基于仿真结果验证了梁等效理论针对大尺度桁架模态的分析精度.

摘要:在视觉目标跟踪（video tracking）过程中，当跟踪图像存在背景杂波、图像噪声（如图像遮挡、图像快速移动）时，算法往往不能取得很好的图像追踪效果.为解决该问题，在经典L1-tracker追踪算法的基础上，针对目标遮挡、目标消失等严重影响跟踪效果的情况进行研究，提出加入拓展模板（固定模板和近况模板）的策略来提高跟踪精度和抗遮挡能力.固定模板保持追踪目标最初的图像特征，防止错误的追踪结果在模板更新时引入错误的特征，进而导致识别目标偏移.近况模板记录目标的最新跟踪结果，避免由于点模板的大量使用而造成遮挡的误识别.通过对多个标准数据集的实验测试，证明加入新策略的L1-tracker算法，在不破坏原有L1-tracker优势的基础上，显著地提升了L1-tracker算法应对遮挡问题的能力.

摘要:为解决传统可视化方法无法有效跳过具有空腔结构数据集的中空体素的问题，提出一种基于GPU的面向中空结构体数据的光线投射法.在进行光线投射之前，首先把体数据对半剖分成两部分，对此两部分分别使用八叉树进行重构，并同时剔除空块，建立起各自新的有效数据块的顶点集合；然后使用GPU对顶点集合进行渲染，生成光线起点和方向等信息；最后利用CUDA对重构后的两部分体数据依次进行光线投射和颜色累积，将其结果合成后得到最终图像.实验结果表明，这种方法生成的图像质量与传统的可视化方法相比没有损失，但对具有较多空腔结构的体数据，则可以快速跳过中空体素，具有非常明显的加速效果.

摘要:针对月球探测器低能量返回轨道设计问题，在椭圆四体问题下建立探测器动力学模型，考虑太阳引力与月球椭圆运动对探测器轨道的影响，并分析探测器低能量返回轨道的存在性与轨道动力学特性，以及针对设计月球最低能量返回轨道过程中模型强非线性、全局优化性能差等现象，提出了一种混合自适应遗传算法用于寻找月球探测器返回地球所需的最低能量以及对应的转移轨道，算法根据种群适应度数据自适应改变进化特征，提高了种群向全局最优点进化的效率，降低了计算量.仿真结果表明，此种算法可以精确高效地计算月球探测器返回地球所需的最低能量，所需的速度脉冲仅为传统的双曲拼接法的75%，显著节约了能源消耗.

摘要:针对推力矢量飞机在非定常气动影响下的机动控制问题，提出一种大迎角俯仰机动的控制器设计方案.采用干扰观测器方法对机动过程中的非定常俯仰力和力矩进行估计，并在控制端进行俯仰力矩补偿以及适当的升力补偿，建立了统一参数下飞机线性参变（LPV）模型和外部干扰LPV模型，并基于LPV模型设计了标称控制器和干扰观测器.从大迎角机动仿真中可以看出，控制系统能够控制迎角较好地跟踪输入指令，同时对机动过程中存在的非定常干扰能进行有效地抑制.仿真结果表明利用干扰观测器的方法较其他方法具有更好的控制性能.

摘要:针对存在干扰的飞翼布局无人机纵向着陆控制问题，提出一种基于super twisting滑模干扰观测器与跟踪微分器的反步L₂增益鲁棒控制方案.为解决反步控制虚拟控制量求导复杂的问题，设计了跟踪微分器对虚拟控制量进行求导，同时综合采用super twisting滑模干扰观测器和L₂增益鲁棒项增强了控制系统的鲁棒性.仿真结果表明，无人机高度、空速都跟踪上控制指令，垂直接地速度在允许的范围内，与传统的PID着陆控制方案相比具有更好的着陆控制性能.

摘要:为增强升力式再入飞行器任务的灵活性，减少射前准备，实现快速发射和精确打击，研究一种升力式再入飞行器全程三维自主制导方法.首先，再入段制导提出通过再入走廊上下边界内插得到阻力加速度剖面，倾侧角采用两次反转的设计方法，通过调节阻力加速度剖面的内插值系数和倾侧角的反转点来满足约束和精度的要求；然后，下压段仅依靠飞行器当前信息和目标点位置采用比例导引的形式来设计导引律，并通过对导引系数的实时更新实现以一定的弹道倾角对目标的精度打击；最后通过对再入段和下压段衔接点处控制指令的平滑过渡，得到全程三维自主制导方法.蒙特卡洛打靶仿真结果表明，该制导方法能够导引飞行器在满足再入约束的情况下以规定的弹道倾角对目标实施精确打击，其中打击偏差小于10 m，弹道倾角偏差小于1.3°.

摘要:为研究主要结构抗力指标变化下飞艇囊体变形的状态与特征，用数值方法对一类典型飞艇的充气囊体在不同抗力指标下的变形进行了数值分析.分析结果表明：弹性模量对变形的影响是非线性的，泊松比对变形的影响是线性的，弹性模量对变形的影响明显强于泊松比；相同工况下，囊体长度与绝对变形量之间为平方关系，与相对变形量之间为线性关系；长细比在4~5时，相对变相量曲线近似为水平直线.因此，选用弹性模量较大的膜材、设计合理的飞艇长度并使长细比控制在4~5范围内，有利于减小飞艇囊体的相对变形.

摘要:在实际非线性系统中，由于资源的限制，使得输入信号快速刷新，输出信号慢速采样.利用获得的非均匀采样数据对原非线性系统辨识存在一定困难.为此，通过提升技术，把非线性系统的多个特征点局部的线性模型转化为模糊模型的后件线性模型.在此基础上，提出基于竞争学习和递推梯度下降方法的辨识算法.通过定理证明：输入信号在持续激励条件下，模糊模型的参数能够一致性收敛；针对化工pH中和过程非线性系统，采用非均匀采样数据，建立其模糊模型，通过实际数据与模糊模型输出数据误差对比，表明了实际系统在非均匀采样条件下，模糊辨识能够建立其过程模型，验证了提出方法的有效性.

摘要:为提高网络控制系统的性能，提出一种用于网络控制系统的动态权重变采样周期调度算法.首先，通过二次平方根映射函数，根据控制回路数据传输误差对各个控制回路赋予不同的动态权重；然后，根据当前网络运行状况，通过比例控制预测新的网络利用率，同时利用最小二乘支持向量机算法预测各回路数据包传输时间；最后，在网络带宽资源受限的情况下，利用回路动态权重、网络利用率预测值并结合控制回路数据包传输时间，动态的调整回路的采样周期，使得网络控制系统的性能得到优化.仿真实验表明，提出的变采样周期调度算法能够使得网络利用率收敛到设定值，减少了控制回路的数据传输时延，提高了系统的输出响应与控制性能.

摘要:为在欠定条件下估计跳频（frequency hopping，FH）信号二维波达方向（two dimensional direction of arrival，2D-DOA）和极化参数，从而有效辅助FH网台分选和信号识别、跟踪等，提出基于空间极化时频分析的联合估计算法.在建立FH信号极化敏感阵列快拍数据模型基础上，推导空间极化时频分布（spatial polarimetric time frequency distributions，SPTFD）的线性时频扩展形式SPSTFT，同时给出一种组合时频分布方法定位各跳（hop）信号在时频面上的自项区域，据此构造各hop的SPTFD和SPSTFT矩阵.利用SPSTFT/SPTFD矩阵中蕴含的信源极化-空域特征信息采取两种不同方法估计2D-DOA和极化参数.新算法无需多维参数寻优和配对，计算量小.仿真结果表明，本算法能在欠定条件下有效估计FH信号2D-DOA和极化参数，SPTFD矩阵法估计精度高，并能处理发生频率碰撞的hop.

摘要:为解决通信卫星效能评估问题，提出一类基于模糊理论的评价模型.利用模糊理论的思想，通过对评价对象的性质分析，建立了一个适用于一类评价对像的非线性评价函数.这类对象的每一个评价指标由一系列因素所决定，并且这些因素之间是相互关联的，但任意两个指标之间是相互独立的.利用模糊聚类分析方法，本模型还可以对若干同类型的对象进行分类.最后，基于具体数据，利用本模型给出东方红系列通信卫星的效能评估，东方红3号、4号基本型、4号增强型和5号的评估得分分别为0.230~0.243、0.470~0.536、0.614~0.791和0.855~0.945.评估结果表明，东方红系列通信卫星的整体效能是一直呈上升趋势的，但综合来看东方红5号的整体效能并没有比东方红4号增强型高出过多.

摘要:为解决大型舰船甲板气流场评估阶段决策方法相对缺乏的问题，针对其各个影响参数之间评价的相似性的特点，初步构建舰船气流场评估指标体系，并将邓氏和斜率灰色关联度法相结合，改进了TOPSIS法.在此基础上，数值模拟了相同工况条件下3艘国外大型舰船的甲板空气流场状态，根据起飞、降落跑道速度和甲板面涡系变化等一系列评价气流场的关键参数，提出舰船甲板气流场的评价方法，进而对3艘大型舰船的甲板气流场进行综合评价.实例结果表明，应用改进TOPSIS法可以根据不同舰船气流场指标间的差异，对不同舰船甲板气流场方案予以评价，同时该方法可为今后舰船气流场评估提供一套有效、可行的新方法.

摘要:为求解水下爆炸强间断流场，采用Level Set方法定位多相流界面位置，应用虚拟流体方法处理邻近界面两侧物理量，并用RKDG方法进行空间和时间的离散，求解流场的Euler方程，并进行一维、二维评价，计算结果能够较好地反映水下爆炸冲击波产生、传播、反射和爆炸产物的膨胀等现象.最后，结合大型非线性有限元软件ABAQUS，模拟了船体板在水下爆炸载荷作用下的变形和响应特征.模拟结果表明，间断迦辽金法能够实现对水下爆炸船体结构响应精确模拟，板架结构响应与爆心距离成反比.

摘要:为寻求固定偏角垂直轴水轮机的启动性能规律，应用CFX流体-刚体耦合运动求解方法实现了垂直轴潮流能水轮机自启动过程的瞬态数值模拟，结合静态启动力矩系数的计算结果，分析在不同初始方位角下水轮机的启动时间以及角速度的稳定情况.研究结果表明：对于三叶片固定偏角垂直轴水轮机而言，方位角在60°~130°范围内启动性能较好，但在90°位置静态力矩会出现突降，不利于自启动；方位角在140°~170°范围内启动性能较差，但系统阻尼为0时，在所有位置均能够实现自启动，且启动过程稳定后水轮机转速均达到飞逸转速.

摘要:为证明经典变分原理中存在反映的规律为本构关系的变分原理，从非线性弹性动力学的基本方程出发，应用变积方法建立非线性弹性动力学Hamilton原理.再应用对合变换法、Lagrange乘子法和局部代入法，将Hamilton原理变换为本构变分原理.论证了该变分原理反映的规律为本构关系，本研究以非线性材料为例，找到了一个新的材料本构关系的获得途径，为数值建模提供了理论依据.研究结果表明，补充和完善了经典变分原理中对3类基本规律的反映，即：最小势能原理反映的规律为平衡关系、最小余能原理反映的规律为连续关系和本构变分原理反映的规律为本构关系.

摘要:地应力是地质构造和自重共同作用在地质体内形成的原始应力，是影响工程稳定性和灾变失稳的重要因素.由于受漫长的地质构造作用和地质演化，地应力场随时间和空间变化，由此使准确反演地应力场造成困难.以金川矿区为工程背景，借助地应力测量结果，开展工程地质体的地应力场反演研究.首先，建立矿区工程地质体三维数值模型，并采用正交数值分析和遗传规划算法，建立地应力与岩体参数和侧压系数的函数关系；然后，根据实测的地应力值与计算的地应力值之差平方和最小为优化目标，建立工程地质体的地应力场反演优化模型.采用遗传算法求解，获得矿区岩体参数和侧压系数；最后，将其代入数值模型进行正分析由此获得初始地应力场.通过4个测点地应力测量值与反演值对比分析可知，反演地应力的最大误差为16%，最小误差仅为0.62%.研究结果表明，地应力智能反演方法可用于复杂工程地质体的地应力场反演，且获得的地应力场满足地质工程分析所需要的精度.

摘要:针对华亭煤田各煤矿冲击地压显现时底板鼓起严重的现象，采用横向（巷道横截面）卸压和纵向（沿巷道走向）卸压相结合的方式来消除冲击危险.在巷道两脚布置钻孔，水平应力在钻孔上分解后形成的静摩擦力会挤压底板使之向下运动，并通过两侧钻孔卸压爆破形成底板裂隙区来隔断底板深部传来的应力；同时在巷道中每隔一段距离设置一个破碎带，破碎带起到"弹簧体"的作用，吸收沿巷道走向方向水平应力所带来的能量.研究表明，经计算定向解危方法吸收能量（10⁸ J）远大于微震系统已经测得的矿区冲击危险源产生的能量级别（10⁶ J），对底板型的冲击地压现象能够起到很好的防治作用.现场实施情况良好，有效减轻了煤矿巷道底板鼓起的现象.

摘要:为解决露天矿潜孔钻机作业粉尘污染严重的问题，从传统除尘技术应用效果差、耗风量大、取水困难等事实出发，根据泡沫除尘机理及两相泡沫发泡原理，设计了一种适用于露天矿潜孔钻机的泡沫发生器，并对其发泡性能进行研究.通过开展泡沫发生器的泡沫流量、发泡倍数及半衰期等性能实验，确定出影响泡沫发生器发泡性能的主要因素，得出泡沫发生器的最佳工况点.实验结果表明：气体流量、液体流量（气液比）、发泡网及发泡剂质量分数是影响泡沫发生器发泡性能的4个主要因素，在工况为发泡网1、质量分数1.5%的配方2、气体压力0.7 MPa、液体流量18 L/min及气体流量30 m³/h条件下，泡沫发生器发泡性能达到最佳，其流量为515 L/min，发泡倍数为22，半衰期为65 min.经现场试验，泡沫除尘后采场平均降尘率高达90%以上，应用效果良好.

摘要:为克服传统方法在研究煤热解动力学中的不足，提出分段法作为对其进行研究的新方法.以兴隆庄煤为例，根据分段法的思想并结合其热解过程曲线的特点，把整个热解过程的温度区间分为3个阶段.并针对3个阶段的特点分别建立了界面化学反应控速模型、生成物固体体积不变的内扩散控速模型、生成物固体体积收缩的内扩散控速模型来对实验数据进行拟合.结果表明，所建立的动力学模型能得到良好的拟合效果，并最终确定出了各阶段的相关动力学参数.使用分段法能很好地描述兴隆庄煤热解过程动力学，为进一步的数值模拟及扩大生产过程提供了理论指导.

摘要:为得到钢材的环境负荷，基于生命周期评价方法对中国典型钢铁企业中不同流程中的各工序，系统、定量地分析评价环境负荷.采用GaBi 4.3软件提供的CML2001环境影响分类方法，将各工序的环境影响进行分类，并根据特征化因子，分析生产1 t钢材产生的环境影响.分析结果表明：长流程生产过程主要的环境影响是焦化、烧结、高炉炼铁和废钢回收环节产生的水生生态毒性、人体毒性、化石能源耗竭和矿产资源耗竭等.其中，长流程的炼钢过程对气候变化、人体毒性、水生生态毒性和固体废弃物的影响较大，分别约占该类型总环境影响值的30%，95%，50%和90%；短流程生产过程主要的环境影响为铁水和电炉炼钢过程产生的气候变化、酸化和光化学臭氧形成等.该研究结果可为钢铁企业调整两种不同流程提供一定的理论依据，有助于准确发现生产过程中各环节节能降耗、降低环境负荷的潜力所在，从而有利于钢铁企业对生产流程进行改进或优化.

摘要:为提高图像步态识别率，研究了一种基于图像轮廓多特征的步态识别算法.该算法首先从图像轮廓的基础上选取了图像步态的3个特征；然后，通过建立不变矩、帧差百分比的动态特征，并结合改进的角度距离的静态特征，实现了图像轮廓特征的提取；最后，通过对传统的K近邻法改进，完成了图像步态识别.实验结果表明：单用静态特征的步态识别率最高为91.94%；结合动态特征，并在改进分类器下获得最高为99.19%的识别率.