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基于快速终端滑模的吸气式导弹级间分离控制

推进技术 2017年第7期38卷 1625-1633页

作者：沙建科王泽祥施雨阳四川航天系统工程研究所四川成都610100

针对吸气式导弹级间分离控制存在模型参数突变和强分离干扰等不确定性问题,提出了一种快速非奇异终端滑模变结构控制方案。采用动态逆方法将分离控制数学模型输入/输出线性化,然后对线性化模型设计了快速非奇异终端滑模控制器,并采用蚁... 详细信息

针对吸气式导弹级间分离控制存在模型参数突变和强分离干扰等不确定性问题,提出了一种快速非奇异终端滑模变结构控制方案。采用动态逆方法将分离控制数学模型输入/输出线性化,然后对线性化模型设计了快速非奇异终端滑模控制器,并采用蚁群优化算法对控制器参数进行优化。对正常分离条件和异常分离条件下控制器的性能进行了仿真验证,结果表明二级导弹姿态角和角速度分别在0.5s,1s内收敛至期望状态,同时舵面无抖振现象。

关键词：吸气式导弹级间分离控制动态逆终端滑模鲁棒性

考虑冲压发动机工作边界的导弹大过载机动反演控制

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推进技术 2022年第5期43卷 292-301页

作者：沙建科施雨阳王伟彭雪峰四川航天系统工程研究所四川成都610100 西安交通大学航天航空学院陕西西安710049 江南机电设计研究所贵州贵阳550009 上海航天机电工程研究所上海201109

针对冲压发动机导弹大过载机动控制问题,设计了基于干扰观测器的反演控制器。根据导弹纵向运动方程建立了过载控制和马赫数控制模型,将模型存在的不确定性和扰动视为总干扰,采用扩张状态观测器进行精确估计,然后设计了过载回路和马赫数... 详细信息

针对冲压发动机导弹大过载机动控制问题,设计了基于干扰观测器的反演控制器。根据导弹纵向运动方程建立了过载控制和马赫数控制模型,将模型存在的不确定性和扰动视为总干扰,采用扩张状态观测器进行精确估计,然后设计了过载回路和马赫数回路的反演控制器,为避免对控制器中的虚控制量多次求导导致“微分膨胀”,采用反正切跟踪微分器对其进行精确估计,最后采用Lyapunov方法对控制器的稳定性进行了证明。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速稳定地跟踪指令信号,且过载通道和马赫数通道之间耦合较小,充分验证了所设计控制器的有效性。

关键词：导弹冲压发动机反演控制扰动观测器大过载机动跟踪微分器

氘核的普适唯象光学势研究以及质子与～（58）Ni反应的理论计算

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氘核的普适唯象光学势研究以及质子与～（58）Ni反应的理论计算

作者：施雨阳中国原子能科学研究院

学位级别：硕士

本论文主要包含氘核的普适唯象光学势的研究和核数据理论计算两方面内容。对我们在符合大量的去弹性散射截面和弹性散射角分布实验数据基础上获得的一套适用于质量数从12到209、入射氘核能量从阈能到200 MeV的普适唯象光学势进行物理... 详细信息

本论文主要包含氘核的普适唯象光学势的研究和核数据理论计算两方面内容。对我们在符合大量的去弹性散射截面和弹性散射角分布实验数据基础上获得的一套适用于质量数从12到209、入射氘核能量从阈能到200 MeV的普适唯象光学势进行物理分析，计算了氘核唯象光学势的径向关系和光学势的体积分。从计算中可以看出，氘核唯象光学势实部的深度随着半径(入射氘核与靶核的距离)增大而迅速的减小，且光学势实部的深度随着入射氘核能量增加而逐渐减少;虚部势面吸收的深度随着入射氘核能量增加而减少，虚部势体吸收的深度随着入射氘核能量增加而增加;在相同入射氘核能量情况下，随着靶核质量数的增加，虚部势体吸收的贡献就越大。光学势的实部和虚部的体积分随着质量数增加而减少;光学势实部的体积分随着入射氘核能量增加而减少，而光学势虚部的体积分随着入射氘核能量增加而增加。研究结果表明这套氘核的普适唯象光学势在物理上是合理的。应用氘核光学模型势和扭曲波玻恩近似理论，计算和分析了氘核与不同靶核反应的分立能级的非弹性散射角分布，并将理论计算结果与实验数据进行了分析和比较，理论计算结果与大部分的实验数据符合很好。在此基础上，还获得了氘核与不同靶核反应的变形参数，变形参数对原子核结构的研究具有重要的意义。另一方面的工作是入射质子能量小于250 MeV的质子与Ni反应的理论计算和分析。根据质子与Ni反应的去弹性散射截面和弹性散射角分布实验数据，天然Ni的质子反应的去弹性散射截面实验数据，Cu的质子反应的去弹性散射截面实验数据，Zn的质子反应的弹性散射角分布实验数据，获得了入射质子能量小于250MeV的一组普适的质子光学模型势参数。应用光学模型、扭曲波玻恩近似理论、宽度涨落修正的Hauser-Feshbach模型、蒸发模型、预平衡反应的激子模型以及核内级联模型，其中，在预平衡反应模型中，对复杂粒子发射考虑了改进的pick-up机制以及激子态密度的计算考虑了Pauli原理，系统地计算和分析了质子与Ni反应的所有截面，弹性散射角分布，分立能级的非弹性散射截面，非弹性散射角分布，和出射中子、质子、氘、氚、He-3以及α粒子的能谱与双微分截面。理论计算结果与实验数据进行了分析和比较，从一次粒子发射过程的Ni(p，α)Co反应截面到十三次粒子发射过程的Ni(p，6n7p)Ti反应截面的理论计算与实验数据符合很好;入射质子能量为90 MeV的出射中子双微分截面的理论计算结果与实验一致;入射质子能量从90到200 MeV的出射质子的双微分截面的理论计算结果与实验数据符合很好;在预平衡反应过程中，由于考虑了核反应改进的pick-up机制，发射复杂粒子的能谱和双微分截面得到了明显的改善;分立能级的非弹性散射角分布的理论计算结果与实验数据一致，并且得到了质子核反应中原子核分立能级的变形参数，变形参数为研究原子核的同位旋相关性质提供了合理的基础数据。这些数据无论对于核反应理论的研究还是对于在核工程中的应用都有着重要的意义。

关键词：光学模型势扭曲波玻恩近似理论激子模型复杂粒子出射中能核反应

基于混沌多项式的火箭弹射击落点散布分析方法

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飞行力学 2019年第2期37卷 61-65,71页

作者：王昂沙建科施雨阳四川航天系统工程研究所战术武器总体室四川成都610100

针对传统的基于统计学的火箭弹射击落点分析方法需要生成大量随机样本用于弹道求解,存在计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于混沌多项式理论的火箭弹射击散布特性分析方法。该方法基于火箭弹不确定性弹道动力学模型,采用混沌多项式... 详细信息

针对传统的基于统计学的火箭弹射击落点分析方法需要生成大量随机样本用于弹道求解,存在计算量大、耗时长的问题,提出了一种基于混沌多项式理论的火箭弹射击散布特性分析方法。该方法基于火箭弹不确定性弹道动力学模型,采用混沌多项式理论将射击散布分析问题直接转化为确定性多项式系数求解问题,然后采用非嵌入式数值积分方法来确定多项式系数。该方法仅需要在数值积分点上求解弹道方程,从而极大地提高了计算效率。仿真结果表明,所提出的方法在同等精度要求下比蒙特卡洛分析方法具有更高的计算效率,具有很强的工程实用价值。

关键词：火箭弹散布特性混沌多项式数值积分

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航天器近距编队轨道动力学模型及仿真

飞行力学 2009年第6期27卷 51-55页

作者：苏长兵徐敏钱宇施雨阳西北工业大学航天学院陕西西安710072

针对目前航天器近距编队长期飞行中存在的HCW模型精确度不够的问题,提出了利用平均轨道根数线性微分漂移率预测J2摄动下航天器近距编队相对运动的方法,建立了一种新的航天器近距编队轨道动力学模型。仿真结果表明,解析模型计算得到的相... 详细信息

针对目前航天器近距编队长期飞行中存在的HCW模型精确度不够的问题,提出了利用平均轨道根数线性微分漂移率预测J2摄动下航天器近距编队相对运动的方法,建立了一种新的航天器近距编队轨道动力学模型。仿真结果表明,解析模型计算得到的相对运动轨道和不考虑J2摄动影响的相对运动轨道相比,解析模型运算时间很短,精度提高约50%(10个轨道周期之后),证明了模型的有效性和快速性,适合在线运行,同时给出了解析模型的适用范围。

关键词：航天器近距编队飞行平均轨道根数 J2摄动解析模型

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基于蒙特卡洛模拟的导弹级间分离干扰仿真

科学技术与工程 2014年第23期22卷 306-310页

作者：沙建科徐敏施雨阳西北工业大学航天学院西安710072

级间分离的稳定性、可靠性关系到主级导弹的稳定飞行,采用蒙特卡洛方法对干扰作用下的导弹级间分离进行模拟仿真。首先分析影响级间分离过程的各种随机干扰因素,在此基础上建立了包含随机干扰因素的分离动力学数学模型,然后利用蒙特卡... 详细信息

级间分离的稳定性、可靠性关系到主级导弹的稳定飞行,采用蒙特卡洛方法对干扰作用下的导弹级间分离进行模拟仿真。首先分析影响级间分离过程的各种随机干扰因素,在此基础上建立了包含随机干扰因素的分离动力学数学模型,然后利用蒙特卡洛方法和随机干扰参数对分离过程进行仿真。仿真结果表明,各种干扰作用下助推级和主级可安全分离。蒙特卡洛方法可快速对级间分离潜在风险以及失败概率进行预测,同时也能定量评估各项干扰因素对分离的影响程度。

关键词：级间分离蒙特卡洛方法可靠性仿真

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基于自抗扰的冲压发动机导弹大过载机动控制

兵器装备工程学报 2021年第7期42卷 13-18页

作者：施雨阳彭雪峰曲利峰沙建科四川航天系统工程研究所成都610100 上海航天机电工程研究所上海201109 陆军装备部驻成都地区第三军代室成都610000

采用自抗扰控制方法设计了过载和马赫数控制律。根据导弹纵向运动方程,采用精确线性化方法建立了导弹过载控制和马赫数控制模型,将模型不确定性和外界扰动视为总干扰,并建立扩张状态观测器对其进行精确估计,然后设计了基于状态误差和干... 详细信息

采用自抗扰控制方法设计了过载和马赫数控制律。根据导弹纵向运动方程,采用精确线性化方法建立了导弹过载控制和马赫数控制模型,将模型不确定性和外界扰动视为总干扰,并建立扩张状态观测器对其进行精确估计,然后设计了基于状态误差和干扰补偿的过载和马赫数非线性反馈控制律。仿真结果表明所设计的控制器能够快速稳定跟踪大过载机动控制指令,在机动过程中能充分发挥冲压发动机推力性能,使导弹能尽可能准确的跟踪马赫数指令;此外过载通道和马赫数通道之间耦合较小,充分验证了所设计控制器的有效性。

关键词：冲压发动机导弹自抗扰控制扰动观测器大过载机动非线性控制

基于混合遗传算法的冲压发动机导弹总体参数优化

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科学技术与工程 2013年第30期21卷 9144-9148,9152页

作者：施雨阳万自明徐敏西北工业大学航天学院西安710072 航天科工集团二院二部北京100854

为提高冲压发动机导弹的总体设计性能,应对其总体参数进行优化。经典的优化算法在求解该问题时存在对初值敏感、局部收敛等问题。提出了一种基于混合遗传算法的导弹总体参数优化设计方法,将自适应遗传算法的全局搜索能力与Powell算法的... 详细信息

为提高冲压发动机导弹的总体设计性能,应对其总体参数进行优化。经典的优化算法在求解该问题时存在对初值敏感、局部收敛等问题。提出了一种基于混合遗传算法的导弹总体参数优化设计方法,将自适应遗传算法的全局搜索能力与Powell算法的强局部寻优能力有机结合起来。以起飞质量最小为目标函数,飞行性能为约束,应用该算法对导弹总体参数进行了优化设计。仿真结果表明,该算法避免了初值猜测、局部收敛和病态矩阵等问题,能够快速地搜索到全局最优,优化后起飞质量比原方案减少6.9%。所提出的混合遗传算法可有效地应用于导弹总体参数优化。

关键词：自适应遗传算法 Powell算法总体参数优化冲压发动机导弹

冲压发动机导弹爬升轨迹∕发动机一体优化设计

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计算机仿真 2013年第10期30卷 138-142页

作者：施雨阳万自明徐敏西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天科工集团二院二部北京100854

研究液体冲压发动机为动力的导弹爬升轨迹/发动机一体化优化设计问题。综合分析了冲压发动机性能与飞行弹道参数的关系,建立了一体化优化设计的相关数学模型及优化模型。提出了用高斯伪谱法将一体化最优控制问题转化为静态参数优化问题... 详细信息

研究液体冲压发动机为动力的导弹爬升轨迹/发动机一体化优化设计问题。综合分析了冲压发动机性能与飞行弹道参数的关系,建立了一体化优化设计的相关数学模型及优化模型。提出了用高斯伪谱法将一体化最优控制问题转化为静态参数优化问题,采用序列二次规划方法对该问题进行求解。仿真结果表明所建立的一体化优化模型是合理的,高斯伪谱法具有对初始值不敏感和收敛速度快的特点,能很好的满足终端约束。通过一体化优化设计,可有效发挥冲压发动机的性能,节省燃料,提高了导弹弹道的性能。

关键词：冲压发动机轨迹一体化设计高斯伪谱法序列二次方法