拦截大气层内高速目标的改进微分几何制导指令

纯比例导引律(PPN)的指令加速度垂直于拦截器速度方向,适用于大气层内拦截,但当目标速度大于拦截器速度时,其导引性能将较为严重地下降.真比例导引律(TPN)在拦截高速目标时不存在此问题,然而TPN的指令加速度垂直于视线,不适用于大气层内拦截.微分几何制导指令(DGGC)的指令加速度垂直于拦截器速度,但其性能却近似于以视线为参考的TPN制导律系列,因而适用于大气层内拦截高速目标.然而,构造DGGC的挠率指令需要引入目标加速度信息,同时DGGC指令形式较为复杂,存在鲁棒性不强等问题.本文通过对三维拦截几何的深入分析,提出了一种新的DGGC指令加速度的几何构造方法,不需要引入目标加速度信息,同时简化了DGGC指令形式,提高了鲁棒性,因而更利于工程实现.     

三维真比例导引律大气层外拦截真任意机动目标的性能分析

正大气层外动能拦截技术是弹道导弹防御技术研究的重难点问题.由于外层空间可以忽略气动力影响,动能拦截器通常采用真比例导引律(true proportional navigation, TPN)进行制导控制. TPN指令加速度方向垂直于当前弹目视线(line-of-sight, LOS),大小与视线转率成正比,具有结构简单、易于实现、鲁棒性好等优点. TPN的制导目的是控制视线转率使其不发散,从而使拦截器具有较小的脱靶量,以实现对目标的直接     

基于虚拟领弹-从弹的集群分布式协同制导技术研究

本文讨论了多导弹集群分布式协同制导的问题并设计了一种基于虚拟领弹-从弹架构的制导律用于满足攻击时间约束的要求.该分布式协同制导律是一种由基础制导指令和攻击时间误差反馈项组成的复合制导律.对于仅考虑终端攻击时间约束的场景,基础制导律为传统的纯比例导引;若同时考虑终端落角和攻击时间约束,基础制导律为基于剩余飞行时间加权的最优落角约束制导律.通过理论分析,本文证明了所设计的分布式协同制导律能够使得所有导弹的攻击时间误差在目标命中时刻严格收敛于零.对于不考虑/考虑终端角度的场景进行仿真,验证了所提出制导律的有效性.     

月球软着陆飞行动力学和制导控制建模与仿真

着重对月球软着陆制动段、接近段和着陆段的飞行动力学模型进行了研究,同时基于动力学模型对各阶段制导律进行了优化设计.制动段飞行时间和距离较长,拟采用均匀球体模型,该模型也是软着陆全过程下降轨迹分析和动力学仿真的基础;制导律设计中考虑到该段燃料消耗很大,主要以燃料最优为设计指标.接近段距离月面较近,且经姿态调整后接近垂直下降,拟采用平面月球模型;制导律设计采用基于重力转弯技术的最优开关制导律.着陆段几乎垂直下降,动力学模型可在平面月球模型的基础上简化为一维垂直下降模型,制导律设计拟在垂直方向采用简单的程序制导方式.最后,在考虑测量、推力误差以及环境干扰等影响下对着陆精度进行了初步仿真分析,结果表明,给出的软着陆三阶段动力学模型和制导律是可行的.     

小曲率平面弯曲弹复方程

从具有初始曲率的小曲率平面弯曲的应变分析入手,借助经典弹塑性理论的卸载规律和应变的可叠加性对平面弯曲弹复问题进行了系统的理论研究,理论推导过程建立在广泛适用的基本假设基础之上,所得结果可统一为平面弯曲几何约束方程和弹复方程,并能成功地褪化为直梁平面弯曲和纯弯曲的情况.扩径矫圆工艺属于平面弯曲中的先弯后拉过程,应用平面弯曲弹复方程对扩径矫圆工艺进行解析分析并与实验相比较,结果十分吻合.该理论分析结果具有很高的预测精度,完全满足工程应用的需要.     

摆线针轮行星传动共轭啮合理论

根据微分几何和齿轮啮合原理,由针齿及给定的运动,建立了少齿差行星传动的啮合方程及齿廓的通用方程;推导了摆线针轮行星传动的正确啮合条件、啮合线、重合度和啮合端点的计算公式;详细研究了针轮与行星轮为正、负一齿差、二齿差、三齿差等典型少齿差行星传动的共轭啮合理论．提出了形成内摆线和外摆线的通用方法——包络法．同时,给出了摆线针轮行星传动的正确啮合条件,并讨论了啮合线和重合度．研究结果对于摆线针轮行星传动的设计,加工具有重要意义,并对其他少齿差行星传动的啮合理论研究具有参考价值．     

单目视频运动目标轨迹三维重建的平滑约束法

提出了利用单目视频重建运动目标三维轨迹的平滑约束方法.通过引入平滑约束,得到重建运动目标三维轨迹的无约束最优化模型,进而推导出其闭式最优解.提出的平滑约束是对运动目标三维轨迹的本质约束,更具一般性,可以反映目标运动的连续、渐变与平滑特性,与基于离散余弦变换基和多项式基等预先定义基约束相比具有更强的适应性,同时能够直接应用于部分观测数据缺失的情形.给出了单目视频轨迹重建问题的几何解释,并对轨迹重建问题中的唯一性进行分析.仿真和真实单目视频序列上的实验证明了提出方法的有效性和先进性.     

基于太赫兹时域光谱图像序列的运动检测研究

太赫兹时域光谱（THz-TDS）图像是一种新的图像形式,THz—TDS图像的每个像素点是一个一维时间脉冲信号,该信号承载了像素点位置处目标材料在太赫兹（THz）波段的吸收谱或散射谱：由于THz频段覆盖了许多有机大分子和半导体材料分子振动和转动的频率,可以预计,随着THz技术发展的不断深入,THz—TDS技术乃至THz—TDS图像分析技术将会成为研究这些材料基础问题的重要手段。本文针对THz-TDS图像的特点,提出了一种对在THz-TDS图像序列中的目标微小运动进行检测和估计的方法。该方法通过假设目标材料的局部THz特性保持守恒,导出了目标物的运动方程,并通过引入矢量同质微分概念,给出了该方程的近似求解方法。本文最后给出的实验结果验证了方法的可行性和有效性.     

并联机器人执行系统的能效分析

机械执行系统作为机器人等装备的关键组成部分,其能效分析与评价在装备能效研究中具有重要意义.当采用并联机构时,执行系统结构复杂,能效分析困难.针对这种情况,通过分析并联机器人执行系统的能量传递机理,建立了执行系统能效模型和支链功率方程,将能量从驱动单元到末端执行器的传递过程中的支链动能变化作为影响能效的重要因素.在此基础上,结合驱动单元能量耗散特点和末端执行器运动时支链动能变化的各向异性,提出了一种基于支链动能变化率的并联机器人执行系统的功率传递指标,该指标与机构位姿和执行系统几何、质量参数有关,反映了并联执行系统中支链构件对能量传递的影响,以及支链几何参数与执行系统能效之间的关系.分别以一种二自由度平面机器人和一种五自由度空间并联机器人为例,给出了功率传递指标的求解过程,分析了工作空间内机器人执行系统能效大小分布情况和高能效工作区域范围.所提出的功率传递指标可用于评价并联机器人执行系统的能效,并进行并联机器人高能效执行系统的设计.