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一般两层非线性规划问题的模拟退火全局优化

系统工程与电子技术 2004年第12期26卷 1922-1926页

作者：罗亚中唐国金周黎妮国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

提出了一种基于模拟退火算法求解一般两层非线性规划问题的全局优化策略。采用模拟退火算法求解上层问题,用精确惩罚函数处理约束,保证了算法稳定迅速地收敛于全局最优解。为了提高算法的效率,对标准模拟退火算法采取了一些改进措施。... 详细信息

提出了一种基于模拟退火算法求解一般两层非线性规划问题的全局优化策略。采用模拟退火算法求解上层问题,用精确惩罚函数处理约束,保证了算法稳定迅速地收敛于全局最优解。为了提高算法的效率,对标准模拟退火算法采取了一些改进措施。下层的非线性规划问题则采用可变容差单纯型算法完成求解。所设计的组合算法思路清晰,编程简单,数值计算结果表明,该算法有着良好的全局收敛可靠性和较高的收敛速度,是求解一般两层非线性规划问题的一种有效算法。

关键词：两层非线性规划模拟退火全局优化

混合遗传算法及其在运载火箭最优上升轨道设计中的应用

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国防科技大学学报 2004年第2期26卷 5-8页

作者：罗亚中唐国金周黎妮国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

运载火箭最优上升轨道设计问题是一类终端时刻未定、终端约束苛刻的最优控制问题,经典算法求解这类问题时收敛性差、局部收敛等问题表现得比较突出。针对上述问题,将具有良好全局收敛性的遗传算法应用到运载火箭最优上升段设计问题求解... 详细信息

运载火箭最优上升轨道设计问题是一类终端时刻未定、终端约束苛刻的最优控制问题,经典算法求解这类问题时收敛性差、局部收敛等问题表现得比较突出。针对上述问题,将具有良好全局收敛性的遗传算法应用到运载火箭最优上升段设计问题求解中,为了提高遗传算法的收敛速度和克服早熟问题,结合遗传算法和单纯型算法的优点,设计了两种混合遗传算法。计算结果表明,所设计的混合遗传算法是求解复杂问题的有效全局优化方法,可以成功地解决一类终端时刻可变飞行器最优控制问题。

关键词：最优上升轨道设计混合遗传算法全局优化串行和嵌套混合

空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统

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宇航学报 2009年第6期30卷 2151-2158页

作者：周黎妮李海阳唐国金国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

研究了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统(IntegratedPower and Attitude Control System IPACS)。设计了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的IPACS框架,通过仿真验证了基于动量... 详细信息

研究了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统(IntegratedPower and Attitude Control System IPACS)。设计了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的IPACS框架,通过仿真验证了基于动量管理的IPACS的有效性,以及相对于单独的IPACS的优越性,同时变速控制力矩陀螺因同时具备飞轮和框架力矩陀螺的特点更适用于空间站长期在轨的姿态控制和能量存储要求。

关键词：飞轮变速控制力矩陀螺动量管理集成能量与姿态控制系统

基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架

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系统仿真学报 2005年第10期17卷 2517-2520,2524页

作者：周黎妮唐国金罗亚中国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

搭建了基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架;基于该框架和非线性控制设计模块完成了一类带动量轮机构的航天器PD姿态控制器参数优化设计与姿态仿真研究。研究结果表明:1)基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制... 详细信息

搭建了基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架;基于该框架和非线性控制设计模块完成了一类带动量轮机构的航天器PD姿态控制器参数优化设计与姿态仿真研究。研究结果表明:1)基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架具有可重用性好、继承性强的优点;2)非线性控制设计模块可以有效地完成非线性系统控制器参数优化设计。

关键词： Matlab/Simulink 航天器姿态控制非线性控制设计模块仿真 PD控制器参数优化

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太空国际合作与竞争的现状及未来走向

现代国际关系 2016年第6期 28-34页

作者：周黎妮朱启超国防科技大学国家安全与军事战略研究中心国防科技大学人文与社会科学学院

人类近60年的国际太空活动曾出现过三次竞争与合作交替的历史,近10年来,在激烈的竞争中交织着深度合作成为太空国际合作与竞争的新特征。由于太空的脆弱性、太空武器昂贵、对太空冲突升级的担心以及太空合作带来的优势,迄今为止太空冲... 详细信息

人类近60年的国际太空活动曾出现过三次竞争与合作交替的历史,近10年来,在激烈的竞争中交织着深度合作成为太空国际合作与竞争的新特征。由于太空的脆弱性、太空武器昂贵、对太空冲突升级的担心以及太空合作带来的优势,迄今为止太空冲突并未发生。但是,随着太空国际合作逐步陷入困境、国家核战略和核威慑战略的调整、太空技术和太空武器的发展以及太空威慑和跨域威慑理论研究的进步,国际太空冲突爆发的可能性将增大。

关键词：太空合作太空竞争太空冲突

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航天器姿态机动的自抗扰控制器设计

系统工程与电子技术 2007年第12期29卷 2122-2126页

作者：周黎妮唐国金李海阳国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

基于三阶扩张状态观测器、安排过渡过程和非线性反馈技术,设计了三通道耦合的航天器姿态机动自抗扰控制器,完成了自抗扰控制器的参数整定。从对模型的依赖程度、抗干扰性、鲁棒性和燃料消耗等四个方面对比了自抗扰控制器和PD控制器。仿... 详细信息

基于三阶扩张状态观测器、安排过渡过程和非线性反馈技术,设计了三通道耦合的航天器姿态机动自抗扰控制器,完成了自抗扰控制器的参数整定。从对模型的依赖程度、抗干扰性、鲁棒性和燃料消耗等四个方面对比了自抗扰控制器和PD控制器。仿真结果表明自抗扰控制器在解决存在非线性和耦合特性的航天器姿态控制问题上能够取得理想的控制效果,具有较高的控制精度和较快的系统响应。

关键词：自抗扰控制器扩张状态观测器非线性反馈参数整定姿态机动

交会对接目标飞行器姿态动力学与控制仿真研究

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交会对接目标飞行器姿态动力学与控制仿真研究

作者：周黎妮国防科学技术大学

学位级别：硕士

交会对接(RVD)是进行空间组装、空间救援、深空探测等的必要技术,也是我国载人航天第二步战略的关键技术,而建立交会对接仿真系统是深入研究交会对接技术的重要途径。本文以交会对接仿真系统研制为背景,重点研究了航天器姿态控制... 详细信息

交会对接(RVD)是进行空间组装、空间救援、深空探测等的必要技术,也是我国载人航天第二步战略的关键技术,而建立交会对接仿真系统是深入研究交会对接技术的重要途径。本文以交会对接仿真系统研制为背景,重点研究了航天器姿态控制律参数设计问题,搭建了具有较好通用性的航天器姿态动力学与控制仿真框架,设计开发了RVD目标飞行器仿真原型系统。全文的工作包括以下几个方面的内容: 1.对航天器姿态动力学模型和姿态控制技术进行了概括和总结。给出了交会对接目标飞行器的单刚体姿态动力学模型和多刚体姿态动力学模型,并描述了相关计算模型。 2.研究了带质量喷射装置和带角动量交换装置两类航天器的姿态控制律设计问题。设计了喷气姿态控制的相平面控制律参数,仿真验证了相平面控制律的实用性,并分析了控制器参数的变化对控制结果的影响;对比分析研究了飞轮PD控制器的参数预估、基于优化算法的参数整定和基于Matlab/Simulink的NCD模块三种设计方法。 3.研究了航天器的姿态机动最优控制问题。针对连续力矩和开关控制力矩两种已有的控制器模型,采用模拟退火算法,实现了连续力矩的时间最优参数优化和开关控制力矩开关次数最少的消振参数优化,在不增加控制律设计任务的前提下得到了具有实际意义的控制器。 4.利用面向对象技术建立了一个航天器姿态动力学与控制仿真框架。分析了航天器姿态动力学与控制仿真的通用性需求,给出了仿真框架的对象结构图,设计了通用仿真类库,建立了框架的对象模型、动态模型和功能模型。 5.在航天器姿态动力学与控制仿真框架基础上研制了RVD目标飞行器仿真的原型系统。利用原型系统完成了目标飞行器的六自由度仿真,并实现了目标飞行器对地定向姿态稳定控制和姿态机动控制的仿真任务研究。本文的工作是我国交会对接地面仿真系统的一个重要组成部分,同时相关研究对其它类型航天器姿态动力学和控制研究具有一定的借鉴价值。

关键词：交会对接目标飞行器仿真姿态动力学姿态控制最优控制模拟退火算法面向对象方法学

连续力矩时间最优姿态机动控制器参数优化设计

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弹箭与制导学报 2004年第4期24卷 1-3,7页

作者：周黎妮罗亚中唐国金国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

研究了时间最优姿态机动的控制器参数优化设计问题。基于一类采用拟欧拉角和绝对角速度为反馈信号的姿态机动控制模型,以其控制器参数为优化变量,机动时间为优化指标,建立了时间最优的姿态机动控制器参数优化模型。采用一类全局收敛的... 详细信息

研究了时间最优姿态机动的控制器参数优化设计问题。基于一类采用拟欧拉角和绝对角速度为反馈信号的姿态机动控制模型,以其控制器参数为优化变量,机动时间为优化指标,建立了时间最优的姿态机动控制器参数优化模型。采用一类全局收敛的连续模拟退火算法完成了控制器参数的优化设计。仿真结果表明:(1)控制器参数优化可以有效地缩减姿态机动时间,经过优化的控制器参数减少了16.5%的机动时间;(2)模拟退火算法保证了控制器参数优化的全局最优性;(3)机动时间的减小是以增大最大控制力矩为代价的。

关键词：姿态机动控制器时间最优控制模拟退火算法飞行器角速度

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GTO发射轨道的两级分解全局优化设计策略

中国空间科学技术 2004年第4期24卷 36-46页

作者：罗亚中唐国金梁彦刚周黎妮国防科学技术大学长沙410073

文章提出了包含两级规划、轨道分解优化以及混合遗传算法的GTO发射轨道优化设计策略。针对最优控制变量和总体变量耦合所带来的收敛性差问题 ,建立了两级规划模型 ,其中上面级问题处理总体变量 ,下面级问题处理单独的轨迹控制变量。整... 详细信息

文章提出了包含两级规划、轨道分解优化以及混合遗传算法的GTO发射轨道优化设计策略。针对最优控制变量和总体变量耦合所带来的收敛性差问题 ,建立了两级规划模型 ,其中上面级问题处理总体变量 ,下面级问题处理单独的轨迹控制变量。整个发射轨道优化设计问题被划分成两个轨道段优化设计子问题 ,采用串行混合遗传算法完成子问题的求解。选择一个二级GTO运载火箭 ,进行最大运载能力优化设计 ,对俯仰角选择、发射轨道参数选择等问题进行了分析 ,得出了一些有益的结论。算例分析结果表明所提出的GTO发射轨道优化设计策略的优良性能 ,在运载火箭总体设计中有良好的应用价值。

关键词：发射运载火箭轨道优化运载能力轨道参数俯仰角总体设计两级 GTO 设计策略