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改进的特征结构配置法在飞控系统设计中的应用

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弹箭与制导学报 2004年第2期24卷 18-20页

作者：朱战霞李春科西北工业大学航天工程学院陕西西安710072 西北工业大学计算机学院陕西西安710072

飞行控制系统设计一直是飞行器设计的重要模块之一,其性能直接影响飞行器的性能。极点配置是控制系统设计常用的方法,但它不能同时配置系统的特征向量。特征结构配置是近年来逐渐广泛应用的一种方法,它可以实现特征值特征向量的期望配置... 详细信息

飞行控制系统设计一直是飞行器设计的重要模块之一,其性能直接影响飞行器的性能。极点配置是控制系统设计常用的方法,但它不能同时配置系统的特征向量。特征结构配置是近年来逐渐广泛应用的一种方法,它可以实现特征值特征向量的期望配置,但一般的全状态反馈特征结构配置由于量测量较多使系统过于复杂,而输出反馈特征结构配置又不能确保闭环系统的稳定性。为此,文中提出了一种新的算法——改进的特征结构配置法,它只将需要稳定的几个特征值配置到期望的位置,对未配置的特征值通过附加反馈使其稳定。其中,附加反馈增益的确定通过使二次型性能指标最优实现。仿真结果表明,在高性能飞控系统的设计中,文中方法优于一般的特征结构配置法。

关键词：特征结构配置法特征值特征向量反馈增益

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空间操作与非开普勒运动

宇航学报 2009年第1期30卷 42-46页

作者：袁建平朱战霞西北工业大学航天学院西安710072

通过总结过去五十年航天技术发展的特点,说明空间操作是未来空间活动的主流和必然。空间操作要求飞行器机动具有快速性、自主性、精确性以及大范围可达性。机动轨道不再是开普勒轨道,用于描述天体运动的开普勒理论已不能完全适用。提出... 详细信息

通过总结过去五十年航天技术发展的特点,说明空间操作是未来空间活动的主流和必然。空间操作要求飞行器机动具有快速性、自主性、精确性以及大范围可达性。机动轨道不再是开普勒轨道,用于描述天体运动的开普勒理论已不能完全适用。提出了非开普勒运动的定义、内涵,对研究该问题的方法进行了探讨,提出了特例研究法和普遍研究法,最后提出了非开普勒运动的主要研究方向建议。所提出的非开普勒运动概念有助于更加深刻理解和研究空间机动的本质,可以牵引空间机动相关理论和技术的进一步发展,为新世纪航天技术发展奠定基础。

关键词：空间操作轨道机动开普勒运动非开普勒运动

自由漂浮空间机器人神经网络自适应控制律设计

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西北工业大学学报 2017年第1期35卷 59-65页

作者：朱战霞张红文罗秋月西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室陕西西安710072

自由飘浮空间机器人是一种复杂的非线性系统,当考虑各种因素引起的模型不确定性和外部干扰时,传统控制已不能满足要求。为此,文章考虑不确定性干扰对系统的影响,基于神经网络在线建模技术,将系统误差和误差变化率作为状态量,利用李雅普... 详细信息

自由飘浮空间机器人是一种复杂的非线性系统,当考虑各种因素引起的模型不确定性和外部干扰时,传统控制已不能满足要求。为此,文章考虑不确定性干扰对系统的影响,基于神经网络在线建模技术,将系统误差和误差变化率作为状态量,利用李雅普诺夫方程设计网络权值变化率,通过训练权值对不确定部分进行逼近,在此基础上设计神经网络自适应控制项,用于修正基于名义模型的控制律,补偿不确定项造成的控制误差,并证明了控制系统的稳定性。7关节空间机器人的数值仿真结果表明,文中所设计的自适应神经网络控制器,在机械臂末端有干扰和负载的情况下,也能向期望轨迹靠拢,并在一定误差范围内保持收敛,相比于传统PID控制器,性能更优。

关键词：控制器李雅普诺夫函数非线性分析

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航天器共振轨道研究

宇航学报 2010年第1期31卷 82-86页

作者：陈记争袁建平朱战霞西北工业大学航天学院西安710072

建立航天器非开普勒运动理论是航天技术发展的必然。提出了一类非开普勒轨道——共振轨道。共振是自然界的一种普遍现象,当发生共振时,很小的输入可以使系统的状态产生较大变化。研究表明航天器在推力作用下的非开普勒运动在参数平面内... 详细信息

建立航天器非开普勒运动理论是航天技术发展的必然。提出了一类非开普勒轨道——共振轨道。共振是自然界的一种普遍现象,当发生共振时,很小的输入可以使系统的状态产生较大变化。研究表明航天器在推力作用下的非开普勒运动在参数平面内可以视为一种受迫振动,也会发生共振现象。因此,可以利用共振原理来研究航天器的运动,称这样一类非开普勒轨道为共振轨道。首先通过合理地选择轨道描述参数、时间尺度和推力描述方式建立航天器共振轨道的动力学模型。然后讨论航天器在推力作用下轨道运动的振动规律,并给出共振轨道的概念及轨道方程。最后提出基于共振轨道的机动轨道设计方法。

关键词：共振轨道轨道机动准推力非开普勒轨道

基于改进蚁群算法的无人驾驶飞行器三维航迹规划与重规划

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西北工业大学学报 2013年第6期31卷 901-907页

作者：唐必伟朱战霞方群陈攀峰西北工业大学航天学院陕西西安710072 西北工业大学航天飞行动力学技术国家级重点实验室陕西西安710072 湖北三江航天红峰控制公司湖北孝感432900

研究了一种改进蚁群算法在无人驾驶飞行器三维航迹规划中的应用。针对基本蚁群算法容易过早陷入局部最优以及过早陷入迭代停滞的缺陷,新提出了一种信息素挥发系数的随机自适应调节方法;借助最小威胁曲面这个概念,将最小威胁曲面向水平... 详细信息

研究了一种改进蚁群算法在无人驾驶飞行器三维航迹规划中的应用。针对基本蚁群算法容易过早陷入局部最优以及过早陷入迭代停滞的缺陷,新提出了一种信息素挥发系数的随机自适应调节方法;借助最小威胁曲面这个概念,将最小威胁曲面向水平面投影,使三维航迹规划转换为二维航迹规划;并借助动态窗口这个概念,在三维离线航迹的基础上进行航迹局部重规划;最后给出仿真验证。仿真结果表明:改进蚁群算法在解的优越性和算法的快速性上都全面优于基本蚁群算法,并且改进的蚁群算法在三维航迹重规划上有很强的适应性。

关键词：改进蚁群算法三维航迹规划三维航迹重规划动态窗口最小威胁曲面

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基于区间数雷达图的可视化空战威胁评估

系统工程与电子技术 2016年第5期38卷 1052-1058页

作者：张才坤朱战霞冯琦张堃西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室陕西西安710072 西北工业大学电子信息学院陕西西安710129

针对传统空战威胁评估方法难以直观地给出目标威胁状况及发展趋势的缺陷与不足,提出基于区间数雷达图的可视化空战威胁评估方法。该方法首先通过区间数与反三角函数确定并归一化目标属性决策矩阵;然后运用区间交叉熵法和群组层次分析法... 详细信息

针对传统空战威胁评估方法难以直观地给出目标威胁状况及发展趋势的缺陷与不足,提出基于区间数雷达图的可视化空战威胁评估方法。该方法首先通过区间数与反三角函数确定并归一化目标属性决策矩阵;然后运用区间交叉熵法和群组层次分析法确定目标属性权重,并对威胁进行分级;最后在改进雷达图方法基础上,建立可视化空战威胁评估数学模型。仿真分析表明,该方法能够使决策者在正确的评估结果前提下直观地分析出各目标威胁状况与趋势。

关键词：威胁评估可视化雷达图区间数交叉熵

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基于对数螺旋线的非开普勒轨道设计

宇航学报 2010年第9期31卷 2075-2081页

作者：郑莉莉袁建平朱战霞西北工业大学航天学院西安710072

基于形状的方法为非开普勒轨道设计提供了一种全新的研究思路。在假定轨道形状为对数螺旋线的前提下设计了拦截轨道。首先通过无量纲化处理方法推导出了对数螺旋线轨道的地心距、极角随时间的变化率与轨道设计参数q的关系式;其次结合运... 详细信息

基于形状的方法为非开普勒轨道设计提供了一种全新的研究思路。在假定轨道形状为对数螺旋线的前提下设计了拦截轨道。首先通过无量纲化处理方法推导出了对数螺旋线轨道的地心距、极角随时间的变化率与轨道设计参数q的关系式;其次结合运动方程,得到了飞行器沿对数螺旋线轨道运行时需要施加的推力加速度;接着分别针对初始轨道是圆和椭圆的情况进行机动轨道设计。给出了轨道设计的仿真算例和相关分析,结果表明对数螺旋线适宜于拦截轨道设计;当初始轨道为大偏心率椭圆时,采用此方法设计轨道,在一定相角范围内开始机动,可使飞行器运行时间短,且燃料消耗少。

关键词：非开普勒轨道轨道设计对数螺旋线拦截轨道

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基于自适应回归算法的导弹表面温度预测

弹道学报 2017年第1期29卷 93-96页

作者：刘姝含朱战霞西北工业大学航天学院陕西西安710072

为预测导弹高速飞行时由于气动加热而升高的表面温度,根据已知的物理模型和试验数据,建立了一种基于自适应回归算法的导弹表面温度预测模型,使用该模型预测出温度数据,然后与实际试验数据进行对比。抽样选取含有55个个体的样本,按个体... 详细信息

为预测导弹高速飞行时由于气动加热而升高的表面温度,根据已知的物理模型和试验数据,建立了一种基于自适应回归算法的导弹表面温度预测模型,使用该模型预测出温度数据,然后与实际试验数据进行对比。抽样选取含有55个个体的样本,按个体时间顺序排列样本个体,使用样本中的前50个个体训练预测模型,再使用剩余5个个体对预测模型进行检验。在前50个个体的相应时刻,预测值比实际值平均减小1.24%,标准差为1.27%;在最后5个个体的相应时刻,预测值比实际值平均减小1.42%,标准差为0.16%。结果表明,采用基于自适应回归算法的导弹表面温度预测模型对导弹的表面温度进行预测具有较高的精度,达到了预测导弹表面温度的目的。

关键词：导弹自适应回归算法温度预测模型

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基于碰撞检测的空间冗余机械臂避障路径规划

西北工业大学学报 2020年第1期38卷 183-190页

作者：朱战霞靖飒仲剑飞王明明西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室陕西西安710072

针对障碍环境中自由漂浮模式空间冗余机械臂的路径规划问题进行了研究。首先基于球形包围盒和空间叠加思想简化描述障碍物和机械臂的空间占位关系,采用直线段与球体之间相对位置关系判断是否碰撞的检测方法。然后从正向运动学出发,运用... 详细信息

针对障碍环境中自由漂浮模式空间冗余机械臂的路径规划问题进行了研究。首先基于球形包围盒和空间叠加思想简化描述障碍物和机械臂的空间占位关系,采用直线段与球体之间相对位置关系判断是否碰撞的检测方法。然后从正向运动学出发,运用关节参数化方法,把路径规划问题变为带约束的参数优化问题,并考虑基座姿态扰动最小以及碰撞规避建立多项加权的目标函数,通过粒子群优化算法求解最优解,得到机械臂关节运动轨迹。最后以七自由度空间冗余机械臂为例进行仿真,结果表明该方法可以实现有效避障,同时基座姿态受扰很小,关节运动轨迹平滑,且机械臂末端也能够以较高精度达到期望位姿。

关键词：空间冗余机械臂碰撞检测算法避障路径规划粒子群优化算法球形包围盒空间叠加数值仿真运动规划