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嵌入后退式子母弹高速分离安全性评价方法

弹道学报 2024年第2期36卷 82-89页

作者：刘广俞刘建李微微许斌张保刚葛志闪上海机电工程研究所上海201109

嵌入后退式子母弹分离过程中,当子弹的后、中吊挂脱离导轨后,子弹运动姿态受到母弹的牵连,处于半约束状态,吊挂与导轨间的接触碰撞和母弹对子弹的气动干扰对分离过程具有极大的影响。为了为嵌入后退式子母弹高速分离安全性设计提供重要... 详细信息

嵌入后退式子母弹分离过程中,当子弹的后、中吊挂脱离导轨后,子弹运动姿态受到母弹的牵连,处于半约束状态,吊挂与导轨间的接触碰撞和母弹对子弹的气动干扰对分离过程具有极大的影响。为了为嵌入后退式子母弹高速分离安全性设计提供重要的理论支撑依据,确保子母弹安全分离,提出了子母弹高速分离高精度时空数值仿真安全性评价方法。在构建子母弹分离过程变构型气动力响应面模型和变构型变质量多体动力学模型的基础上,建立了子母弹分离过程变构型变质量组合体多体-气动流固耦合高精度时空数值仿真平台。基于该模型对不同的初始边界条件的子母弹分离过程进行仿真计算,获得了子母弹分离过程中的姿态参数,可对子母弹分离安全性进行动态评估;确定了子母弹可安全分离初始边界条件,为制定有利于提高子母弹高速分离安全性的技术措施提供了量化设计依据。通过仿真算例和试验表明,所构建的子母弹高速分离高精度时空数值仿真平台具有较高的准确性和可信度,研究结果对嵌入后退式子母弹高速分离安全性评价具有非常重要的工程价值。

关键词：子母弹高速分离变构型变质量流固耦合安全性评价

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基于频次与极值外推综合的载荷外推总体方法

兵工学报 2024年第6期45卷 1942-1953页

作者：高华单春来刘军张凡凡刘朋科西北机电工程研究所陕西咸阳712099

载荷外推作为载荷谱编制的重要技术手段,当前研究缺乏对于载荷外推总体方法的全面梳理、马尔可夫稳态分布的求解方法适应性不够、缺乏不同非参频次外推方法的比较与选用原则,导致不便生成高精度载荷谱以支撑装备性能设计。围绕坦克在高... 详细信息

载荷外推作为载荷谱编制的重要技术手段,当前研究缺乏对于载荷外推总体方法的全面梳理、马尔可夫稳态分布的求解方法适应性不够、缺乏不同非参频次外推方法的比较与选用原则,导致不便生成高精度载荷谱以支撑装备性能设计。围绕坦克在高机动和极限工况下的载荷谱编制问题,基于某坦克行进间身管位移数据样本,分别使用基于雨流矩阵及核密度估计的非参数外推法、基于马尔可夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)的信号重构法以及Metropolis-Hastings(简称MH)直接采样法进行了载荷频次外推,并针对MCMC的信号重构法提出了一种改良马尔可夫稳态分布的求解方法。应用所提出的频次-极值相结合的载荷外推总体方法对坦克身管位移进行了频次扩充与极值预测,并结合实车试验结果验证了方法的准确性。研究结果表明:改良的马尔可夫稳态分布求解方法是有效的;在样本长度足够、外推精度要求不甚高的情况下,MH直接采样法可作为一种新的频次外推方法;运用频次-极值相结合的载荷外推总体方法所得结果精度较高;形成的频次外推法选用原则对于载荷谱编制过程中的方法选择具有一定的指导意义。研究工作为装备载荷谱的高质量编制提供了成熟的技术路线和参考。

关键词：载荷外推核密度估计马尔可夫链蒙特卡洛方法马尔可夫稳态分布 Metropolis-Hastings采样

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考虑探测效能的空空导弹分布式协同中制导律

控制理论与应用 2024年第4期41卷 638-648页

作者：杨鹤鸣李勇张飞王一冲李聪上海航天技术研究院上海机电工程研究所上海201109

本文以多枚空空导弹逆轨拦截高速运动目标为背景,提出了一种以协同探测为终端约束的分布式协同中制导律.通过对误差源和误差传递链路进行分析,建立了中末交班概率计算模型,基于虚拟导引点研究了协同视场拼接方法.在视线法向,针对位置协... 详细信息

本文以多枚空空导弹逆轨拦截高速运动目标为背景,提出了一种以协同探测为终端约束的分布式协同中制导律.通过对误差源和误差传递链路进行分析,建立了中末交班概率计算模型,基于虚拟导引点研究了协同视场拼接方法.在视线法向,针对位置协同和角度协同等约束条件,设计了基于高斯伪谱法的最优制导律.在视线方向,基于二阶多智能体一致性理论,设计了分布式时间协同制导律,构造李雅普诺夫泛函证明了该方法可使系统在有限时间达到稳定,并推导出了一致性时间上界.仿真结果表明该制导律可使多弹以各自期望的视线角同时到达指定交班区域,实现视场拼接、协同探测的需求,有效提高了中末交班概率.

关键词：多智能体体系时空协同中制导律分布式控制协同探测虚拟导引点最优控制

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高速飞行器气动外形设计方法综述

空天技术 2024年第1期2024卷 23-35页

作者：李昊廖志刚杨令飞潘幸华北京机电工程研究所

高速飞行器无论作为武器还是运载器都具备巨大潜力，掌握高速飞行技术意味着占领了航空航天领域的制高点。针对高速飞行器气动设计过程展开讨论，其主要流程为设计基准外形、外形参数化、气动特性计算以及迭代优化。介绍了目前高速飞行... 详细信息

高速飞行器无论作为武器还是运载器都具备巨大潜力，掌握高速飞行技术意味着占领了航空航天领域的制高点。针对高速飞行器气动设计过程展开讨论，其主要流程为设计基准外形、外形参数化、气动特性计算以及迭代优化。介绍了目前高速飞行器的常见气动外形以及一些新型气动外形设想，在参数化方法方面分析了样条方法、型函数法、CST法及自由变形算法的原理及优缺点，对目前获取气动特性的方法作了简要说明，介绍了气动优化过程中的优化算法。目前来看，高速飞行器的设计过程仍具有缺乏系统性、迭代周期长的缺点，但随着计算机不断发展，理论不断进化，面向工程的高速飞行器气动外形设计方法将会越来越完善。

关键词：高速飞行器参数化方法数值模拟风洞试验气动优化

基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航方法

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中国舰船研究 2024年第2期19卷 233-244页

作者：黄文涛钟昭翟文华张媛康传华上海机电工程研究所上海201109

[目的]针对体系化作战中,水面舰艇编队导航面临设备损毁、导航干扰等复杂作战环境的挑战,提出一种基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航系统及方法。[方法]通过分布式协同导航提升编队应对复杂环境的可靠性和灵活性。编队一体化导航... 详细信息

[目的]针对体系化作战中,水面舰艇编队导航面临设备损毁、导航干扰等复杂作战环境的挑战,提出一种基于分布式网络的水面舰艇编队一体化导航系统及方法。[方法]通过分布式协同导航提升编队应对复杂环境的可靠性和灵活性。编队一体化导航系统分为设备层、系统层和体系层,设备层输出原始的GNSS/INS导航数据,系统层输出节点独立导航数据,体系层融合生成编队协同导航数据。为实现体系层编队协同导航数据融合,采用Floyd算法,以基线传递路径最短的原则构建分布式编队协同导航网络,在节点独立导航数据的基础上通过动态基线传递生成节点协同导航数据;通过加权最小二乘法融合多个节点协同导航数据输出编队协同导航数据。[结果]仿真结果表明,应用该方法可成功构建分布式协同导航网络。通过导航支援,保障了受毁伤节点导航的不中断;通过精度支援,提升了受干扰节点的导航精度。[结论]分布式协同导航具有抗毁伤、抗干扰、可提高精度的优势,并可有效应对复杂的作战环境。

关键词：体系化作战舰艇编队分布式协同导航 Floyd并行算法加权最小二乘法

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自适应视场角制导半实物仿真能力拓展方法

系统仿真学报 2024年

作者：万士正程禹张旭范旭伟上海机电工程研究所

在制导控制半实物仿真试验中，针对大航路机动目标容易出现转台伺服限位或者射频目标出阵情况，提出自适应视场角制导仿真能力拓展方法。以飞行器姿态角和弹目视线角作为状态输入，统筹试验转台和射频阵面能力建立性能指标，通过梯度下... 详细信息

在制导控制半实物仿真试验中，针对大航路机动目标容易出现转台伺服限位或者射频目标出阵情况，提出自适应视场角制导仿真能力拓展方法。以飞行器姿态角和弹目视线角作为状态输入，统筹试验转台和射频阵面能力建立性能指标，通过梯度下降算法得到试验坐标相对地面坐标的最优偏置角度；引入多项式函数进行二阶平滑过渡，解决不同阶段性能指标差异引起的指令变化问题，保证转台和射频阵面驱动平稳。最后，结合某组固定状态和全弹道仿真实验，证明了设计方法的有效性和优越性，在有限的实验室环境中最大程度地提升弹目相对运动仿真能力。

关键词：半实物仿真梯度下降射频阵面飞行转台试验坐标系

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自行高炮稳定跟踪系统建模与谐振抑制方法

兵工学报 2024年第9期45卷 3029-3043页

作者：江腾耀李伟雷昱胡鑫王伟伟西北机电工程研究所陕西咸阳712099

未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求,根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点,应用动量矩定理及矢量求导,基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。... 详细信息

未来战场的高机动作战环境对自行高炮稳定跟踪系统提出了更高的性能要求,根据自行高炮稳定跟踪系统的机械结构特点,应用动量矩定理及矢量求导,基于牛顿-欧拉方法建立描述伺服电机配以减速机驱动方位炮塔和俯仰身管的多刚体动力学模型。通过对动力学模型的进一步分解,得到方位俯仰姿态角与输入力矩的关系式。综合考虑传动机构的刚度和控制对象的变惯量特性,建立载体运动姿态耦合条件下具有复杂动载荷力矩干扰的双轴稳定跟踪系统控制模型。针对结构谐振设计一种基于极点配置法和变增益加速度反馈的自整定PI控制方法与基于观测等效惯量的自整定陷波器,采用大地坐标系下的等效闭环干扰速率补偿式稳定控制策略,对该控制方法进行仿真验证。仿真结果表明:在传动机构存在连接弹性的条件下,所给出的控制方法实现了稳定误差不大于2.2×10^(-2) mrad、正弦稳定跟踪误差不大于3.5×10^(-2) mrad,具有良好的控制精度和抗扰动性能;在保证系统拥有较快响应速度的同时,有效抑制了伺服电机变速和稳态过程中的机械谐振,显著降低了负载力矩振荡和负载有效转矩值。

关键词：自行高炮动力学模型稳定跟踪控制机械谐振极点配置自整定PI

面向无人飞行器发射控制的快速SSVEP脑机接口技术研究

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兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 76-81页

作者：凌丽梅志伟罗文杰蔡阳光刘小磊上海机电工程研究所上海201109

提出一种面向无人飞行器发射控制的快速SSVEP脑机接口技术,构建了一套快速SSVEP脑机接口无人飞行器发射控制试验系统。依据无人飞行器发射控制流程,进行了虚拟现实模拟训练场景下视觉刺激界面优化设计;结合工程实际,提出了CCA融合固定... 详细信息

提出一种面向无人飞行器发射控制的快速SSVEP脑机接口技术,构建了一套快速SSVEP脑机接口无人飞行器发射控制试验系统。依据无人飞行器发射控制流程,进行了虚拟现实模拟训练场景下视觉刺激界面优化设计;结合工程实际,提出了CCA融合固定阈值法的异步短时窗SSVEP解码方法;根据无人飞行器实际应用情况,提出同步短时窗SSVEP解码优化算法并进行验证。结果表明解码时间不大于1 s时平均解码正确率优于80%,在短窗长条件下有效提高了解码正确率,能够满足无人飞行器发射控制快速、精准、高正确率的要求,检验了脑机接口技术用于无人飞行器发射控制的工程应用可行性。

关键词：无人飞行器脑机接口 SSVEP 虚拟现实

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基于目标量测误差分布的航迹抗差关联算法

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2820-2828页

作者：杨鑫阮开智刘红明王晓科刘静秋施裕升上海机电工程研究所上海201109

针对在远距离密集目标情况下,因角度维误差导致目标空间定位误差变大而航迹误关联率较高的问题,提出一种基于目标量测误差分布的航迹抗差关联算法。首先在分析目标量测误差空间概率分布特征的基础上,定义了与目标同一性密切相关的视同因... 详细信息

针对在远距离密集目标情况下,因角度维误差导致目标空间定位误差变大而航迹误关联率较高的问题,提出一种基于目标量测误差分布的航迹抗差关联算法。首先在分析目标量测误差空间概率分布特征的基础上,定义了与目标同一性密切相关的视同因子;然后利用关联目标对与雷达之间的几何关系、目标量测距离和雷达站址等先验信息,基于模糊数学理论中的高斯隶属度函数,计算得到目标航迹之间的航迹关联度和航迹关联代价矩阵;最后利用经典分配法进行航迹关联判定。仿真结果表明,所提算法航迹误关联率低、抗差性好,且不受目标数目变化的影响。

关键词：航迹关联误差分布隶属度函数多维分配