仿真与实验结合的飞行器设计专业案例教学探讨

围绕国家“卓越工程师教育培养计划”进行飞行器设计专业“飞行器系统仿真与CAD”课程规划,对培养合格的飞行器设计人才具有重要的意义。将航天部门的项目结合课堂的理论,采用飞行器仿真和实验验证的案例教学方式讲授课程,使学生在解决实际工程项目的同时掌握飞行器设计专业的相关理论知识和技术方法,不仅使学生了解飞行器设计建模的方法、仿真的具体步骤和实验技术手段,而且增强学生理论联系实际的能力培养,提高学习兴趣,使他们更全面地掌握飞行器的相关理论知识和实验方法。     

含终端等式约束LQ时变控制器设计的新方法

对于LQ终端约束控制问题,利用所引入的Lagrange乘子是常数的本质,构造了新的两区段形式的终端控制器,避免了传统控制器在靠近终端区段时反馈增益矩阵过大、甚至奇异的缺点,而且两个区段的控制律都具有反馈一前馈结构;对求解终端控制器问题的变分原理做了改进,分析了新变分式中的软约束项与反馈增益矩阵之间的联系,指出它对于构造反馈结构的控制器,尤其是对最小能量控制问题,具有重要的意义．进一步,利用区段混合能理论中的能量矩阵,构造了终端控制器的矩阵Riccati微分方程组的闭合解．最后,通过求解一个航天器交会最优控制问题,检验了本文所设计的LQ终端约束控制器的有效性及优越性．     

变系数微分Riccati方程的保辛摄动近似求解

区段混合能方法将微分Riccati方程的求解转化为区段混合能矩阵的计算.针对变系数情形,提出了保辛摄动方法.通过正则变换,将原时变系统分解为零阶和摄动两个Hamilton系统,而零阶系统的混合能矩阵可采用精细积分法精确求解.该方法具有极大的并行性,高效而稳定.算例验证了算法的有效性.同时还讨论了区段混合能方法与改进的Davison-Maki方法之间的关系.     

时滞对离散H∞滤波系统抗干扰性能的影响

研究了时滞离散系统的H∞滤波问题。通过引入增广向量,将时滞系统方程转化为不显含时滞的标准离散方程,并基于计算结构力学与最优控制之间的模拟理论,引入区段混合能的概念,采用扩展的Wittrick-Williams算法求解H∞滤波系统的抗干扰性能指标,进而得到时滞对滤波系统抗干扰性能指标的影响,并同时方便地完成了时滞滤波器的设计和滤波方程的求解。时滞H∞滤波器直接从时滞方程中得到,可保证系统的稳定性,是依赖于时滞的设计。