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高超声速飞行器纵向大攻角非线性失稳分析与控制

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航空学报 2016年第S1期37卷 80-90页

作者：苏二龙罗建军闵昌万西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 中国运载火箭技术研究院空间物理重点实验室北京100076

针对滑翔式高超声速飞行器大攻角纵向失稳问题,基于连续算法和分岔理论,求解并分析了多特征点单参数分岔图,对平衡分支的稳定性和突变点进行了分析。结合高超声速飞行器大包线飞行特性,求解并分析了双参数分岔,并计算了稳定分支曲面和... 详细信息

针对滑翔式高超声速飞行器大攻角纵向失稳问题,基于连续算法和分岔理论,求解并分析了多特征点单参数分岔图,对平衡分支的稳定性和突变点进行了分析。结合高超声速飞行器大包线飞行特性,求解并分析了双参数分岔,并计算了稳定分支曲面和不稳定分支曲面,从全包线范围揭示了高超声速飞行器大攻角失稳特性。为了实现高超声速飞行器的稳定控制,基于非线性动态逆和分阶思想,设计了非线性控制器,并计算了非线性开环闭环系统的全局特征根分布,结合所提出的一种基于连续算法的非线性闭环系统全局性能评估方法,评估并分析得出非线性控制器的有效性和较优的全局性能。最后,对闭环系统进行了时间历程仿真,进一步验证了非线性控制器的有效性。

关键词：高超声速飞行器纵向大攻角飞行分岔突变非线性失稳非线性控制

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基于能力评估的空间翻滚目标抓捕策略优化

力学学报 2021年第10期53卷 2841-2852页

作者：许若男罗建军王明明西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 西北工业大学航天学院西安710072

由于目标的翻滚运动,空间双臂机器人对动态目标的抓捕相比于静态目标更具有挑战性.对抓捕策略进行优化可以提高空间双臂机器人对翻滚目标的操作能力以保证任务的成功.本文提出了一种基于能力评估的抓捕策略优选方法.空间双臂机器人捕获... 详细信息

由于目标的翻滚运动,空间双臂机器人对动态目标的抓捕相比于静态目标更具有挑战性.对抓捕策略进行优化可以提高空间双臂机器人对翻滚目标的操作能力以保证任务的成功.本文提出了一种基于能力评估的抓捕策略优选方法.空间双臂机器人捕获目标时,双臂末端执行器与目标同时接触形成闭链系统,闭链约束的引入使操作能力的评估更加复杂.在对双臂空间机器人协调操作翻滚目标的运动学与动力学分析基础上,建立了考虑闭链约束的协调工作空间,并分析了基于任务兼容度的消旋能力评估指标.建立的协调工作空间同时包含位置和姿态信息,可以用于灵巧度的计算.接着,基于协调工作空间的全局灵巧度指标确定机械臂末端执行器对目标的最优抓捕点,以及考虑相机视角约束和末端执行器对目标速度跟踪约束下的力任务兼容度指标确定空间双臂机器人捕获翻滚目标时的最优抓捕构型.利用能力评估确定抓捕策略可以充分利用双臂的协调性以增加对动态目标的操作能力,通过仿真验证了所提抓捕策略的可行性和有效性.

关键词：空间双臂机器人翻滚目标工作空间任务兼容度抓捕策略

多引擎并行CBC模式的SM4算法的芯片级实现

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计算机研究与发展 2018年第6期55卷 1247-1253页

作者：樊凌雁周盟骆建军刘海銮杭州电子科技大学微电子研究中心杭州310018 杭州华澜微电子股份有限公司杭州311215

固态硬盘凭借速度快、体积小、重量轻、抗震性强、功耗低等优势,成为新一代电脑硬盘存储产品代表.硬盘信息安全不仅关系到个人隐私、企业密码,更是关系到国家安全.针对固态硬盘的信息安全问题,采用全硬件加密的方式实现国家商用密码管... 详细信息

固态硬盘凭借速度快、体积小、重量轻、抗震性强、功耗低等优势,成为新一代电脑硬盘存储产品代表.硬盘信息安全不仅关系到个人隐私、企业密码,更是关系到国家安全.针对固态硬盘的信息安全问题,采用全硬件加密的方式实现国家商用密码管理局颁布的SM4算法,在固态硬盘中实现数据的加密存储,提升了存储数据安全.为了保证电脑硬盘速度不受到加/解密算法的影响,必须解决高速数据流和SM4算法模块的同步加/解密的速度匹配问题.提出了一种多引擎同步工作的方式实现CBC(cipher block chaining)模式的SM4算法,解决了SM4算法在CBC加密模式下存在反馈路径,流水线技术和轮函数合并技术难以在65nm工艺下提高吞吐率的问题.通过FPGA验证,并在国内某半导体生产线65nm工艺上流片实现,结果表明:在250MHz时钟频率下,4个引擎并行的连续读速度为528.8MBps,连续写速度为443.5MBps,满足电脑硬盘SATAⅢ型接口的速率要求.

关键词：固态硬盘 SM4算法 CBC模式多引擎 SATAⅢ接口

热处理对烧结NdFeB磁体微观结构和磁性能的影响

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稀有金属材料与工程 2006年第6期35卷 1006-1008页

作者：周圣银周廉陈绍楷罗建军陕西科技大学陕西咸阳712081 西北有色金属研究院陕西西安710016

系统研究了热处理对烧结NdFeB磁体微观结构和磁性能的影响。结果表明:二级回火热处理后,磁体微观组织结构得到明显改善,晶界变得更加规整、平滑,富Nd相均匀弥散地分布于晶粒周围,晶界相成分趋于稳定、均匀;磁体的内禀矫顽力显著提高,剩... 详细信息

系统研究了热处理对烧结NdFeB磁体微观结构和磁性能的影响。结果表明:二级回火热处理后,磁体微观组织结构得到明显改善,晶界变得更加规整、平滑,富Nd相均匀弥散地分布于晶粒周围,晶界相成分趋于稳定、均匀;磁体的内禀矫顽力显著提高,剩磁及最大磁能积也有一定程度的提高,极大地改善了磁体的热稳定性。

关键词：热处理微观结构磁性能烧结NdFeB磁体热稳定性

对异面椭圆轨道目标航天器绕飞的相对导航算法

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西北工业大学学报 2007年第2期25卷 210-214页

作者：周文勇袁建平罗建军西北工业大学航天学院陕西西安710072

研究了小卫星对异面椭圆轨道目标航天器绕飞的相对导航问题。首先建立了适用于目标航天器运行在椭圆轨道上的二阶状态方程;分析了2个航天器间的量测几何关系并得到量测方程;采用适用于处理复杂非线性模型的无味卡尔曼滤波器进行相对导... 详细信息

研究了小卫星对异面椭圆轨道目标航天器绕飞的相对导航问题。首先建立了适用于目标航天器运行在椭圆轨道上的二阶状态方程;分析了2个航天器间的量测几何关系并得到量测方程;采用适用于处理复杂非线性模型的无味卡尔曼滤波器进行相对导航计算。仿真计算结果表明,在对异面椭圆轨道目标航天器进行绕飞的过程中,所提出的相对导航方法能够实现对相对位置和相对速度的精确估计。

关键词：异面椭圆轨道相对导航无味卡尔曼滤波

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基于能态近似法的再入轨迹优化设计

西北工业大学学报 2007年第3期25卷 393-397页

作者：涂良辉袁建平方群罗建军西北工业大学航天学院陕西西安710072

针对间接法中,终端积分时间在迭代前后无法相同这一问题,介绍了能态近似法在再入飞行器三维轨迹最优化问题中的应用。首先给出了再入飞行器轨迹最优化控制问题模型,其中运动方程为三自由度模型,性能指标选为飞行器再入过程中所受的总加... 详细信息

针对间接法中,终端积分时间在迭代前后无法相同这一问题,介绍了能态近似法在再入飞行器三维轨迹最优化问题中的应用。首先给出了再入飞行器轨迹最优化控制问题模型,其中运动方程为三自由度模型,性能指标选为飞行器再入过程中所受的总加热量最小,控制变量则为迎角和滚转角。再入飞行过程中受到加热率、过载和动压约束,终端状态约束分别为速度、航迹倾角、高度、经度和纬度约束。文中引入了比能的概念,代替时间变量作为新的积分变量,此时末端能量只由终端速度和终端高度确定,从而解决了积分终止条件的固定问题。应用共轭梯度法和乘子法对带有约束的最优控制问题进行求解。通过仿真,计算机实时生成了一条满足终端约束条件、控制量约束条件的最优化轨迹。仿真结果表明该方法具有一定的实时性,且精度较高。仿真得到的最优轨迹能够满足飞行器自主导航对轨迹实时性的要求,具有较好的工程应用前景。

关键词：间接优化法轨迹优化能态近似法乘子法共轭梯度法

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跨大气层飞行器空间转移轨道优化设计

西北工业大学学报 2005年第3期23卷 324-327页

作者：周文勇袁建平罗建军西北工业大学航天学院陕西西安710072

基于跨大气层飞行器的特点和运行应用的任务需求,分析了飞行器可能进行的空间变轨与机动飞行。针对共面有限推力时间最短轨道转移问题,建立了优化模型。采用一阶梯度算法结合共轭梯度算法的方法求解了终时不固定的最优控制问题。仿真分... 详细信息

基于跨大气层飞行器的特点和运行应用的任务需求,分析了飞行器可能进行的空间变轨与机动飞行。针对共面有限推力时间最短轨道转移问题,建立了优化模型。采用一阶梯度算法结合共轭梯度算法的方法求解了终时不固定的最优控制问题。仿真分析表明,这种组合算法综合利用了2种算法的优点,对于此类两点边值问题的求解有很强的收敛性。

关键词：跨大气层飞行器最短时间变轨一阶梯度算法共轭梯度算法

一种改进RRT^*结合四次样条的协调路径规划方法

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力学学报 2020年第4期52卷 1024-1034页

作者：余敏罗建军王明明高登巍西北工业大学深圳研究院广东深圳518057 西北工业大学航天学院西安710072

针对空间机器人抓捕空间非合作目标的在轨服务任务,同时考虑机器人运动学约束和动力学约束,提出一种分层式的自由漂浮双臂空间机器人协调路径规划方法.首先,在路径规划层面上基于RRT*算法分别规划双臂末端执行器在笛卡尔空间下的初始可... 详细信息

针对空间机器人抓捕空间非合作目标的在轨服务任务,同时考虑机器人运动学约束和动力学约束,提出一种分层式的自由漂浮双臂空间机器人协调路径规划方法.首先,在路径规划层面上基于RRT*算法分别规划双臂末端执行器在笛卡尔空间下的初始可行路径,为双臂设置独立的采样空间,保证路径规划过程中双臂系统不发生自身碰撞.然后,在轨迹规划层面上利用四次样条曲线平滑RRT*算法生成的初始路径,设计满足样条曲线的一阶、二阶及三阶微分连续约束,同时考虑机械臂末端执行器的初末速度约束条件、初始加速度约束条件,得到适合于空间机器人执行的动力学可行的平滑轨迹.最后,计算所规划路径的最大速度、最大加速度与机械臂末端执行器物理极限值的比值,取最小上限,即为最少路径规划时间.所提路径规划方法能够设计出满足特定路径点约束的协调路径,且所设计的路径考虑了机械臂的物理限制条件,通过对自由漂浮双臂空间机器人进行仿真试验,验证了所提路径规划算法的有效性.

关键词：双臂空间机器人路径规划快速搜索随机树四次样条

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一组新的四元数轨道要素建模方法

中国空间科学技术 2013年第5期33卷 62-68页

作者：曹静袁建平罗建军西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室西安710072

针对传统以欧拉角为参数的轨道要素的奇异性、不确定性以及计算效率低等问题,提出了一种新的四元数轨道要素。建立了新轨道要素与经典轨道要素,以及新轨道要素与惯性系下位置、速度的相互转换关系,推导了基于新轨道要素的高斯摄动方程。... 详细信息

针对传统以欧拉角为参数的轨道要素的奇异性、不确定性以及计算效率低等问题,提出了一种新的四元数轨道要素。建立了新轨道要素与经典轨道要素,以及新轨道要素与惯性系下位置、速度的相互转换关系,推导了基于新轨道要素的高斯摄动方程。以J2项摄动下的轨道推演为例进行仿真验证,结果表明新轨道要素不仅在圆轨道与赤道平面轨道处不存在奇异性和不确定性,而且由于新轨道要素不涉及三角函数运算,新高斯摄动方程积分效率和计算精度明显提高。

关键词：四元数欧拉角轨道要素高斯摄动方程轨道摄动