面对称飞行器助推段自适应预设时间/性能控制

1

作者 崔乃刚 屈国欣 +2 位作者 马鑫海 徐世昊 韦常柱 《航空学报》 北大核心 2025年第6期167-181,共15页

针对存在推力线偏斜、显著非对称气动及高空切变风扰的面对称飞行器助推段姿态跟踪控制问题,提出一种自适应预设时间/性能控制方法,使姿态控制的收敛时间与稳态精度由过程函数中的2个独立参数便捷地预先设定。首先建立面对称飞行器动力... 针对存在推力线偏斜、显著非对称气动及高空切变风扰的面对称飞行器助推段姿态跟踪控制问题,提出一种自适应预设时间/性能控制方法,使姿态控制的收敛时间与稳态精度由过程函数中的2个独立参数便捷地预先设定。首先建立面对称飞行器动力学模型,并将其转化为双积分串联形式的控制模型;其次设计分段连续的过程函数约束收敛时间与稳态精度,结合障碍函数对其进行变换进而获得无约束系统;随后基于反步法,设计保证无约束变量有界的自适应控制律,引入分段连续函数避免控制抖振,并采用神经网络自适应逼近补偿扰动;然后针对风切变带来突发大偏差下预设性能方法存在奇异性的问题,设计过程函数重置策略放宽约束边界,消除控制奇异;最后基于Lyapunov理论证明闭环系统的稳定性,并通过数值仿真验证控制方法的有效性。 展开更多

关键词 面对称飞行器 助推段 自适应控制 预设时间控制 预设性能控制

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一致二阶精度的自启动单解时域积分器

2

作者 李金泽 刘耀坤 +1 位作者 崔乃刚 于开平 《力学学报》 北大核心 2025年第3期767-781,共15页

时域积分器是分析大型一阶动力系统常用的数值求解技术且具有竞争性的时域积分器应实现自启动、单解、一致二阶精度和可控数值阻尼.在无辅助技术的加持下,现有的自启动单解时域积分器未能同时实现可控数值阻尼和一致二阶精度.为了突破... 时域积分器是分析大型一阶动力系统常用的数值求解技术且具有竞争性的时域积分器应实现自启动、单解、一致二阶精度和可控数值阻尼.在无辅助技术的加持下,现有的自启动单解时域积分器未能同时实现可控数值阻尼和一致二阶精度.为了突破该限制,首先构造了一类自启动单解时域积分器,然后推导了时域积分器实现一致二阶精度的代数条件,最后提出了一致二阶精度的自启动单解隐式和显式时域积分器.新隐式积分器是无条件稳定的且将数值放大矩阵在高频极限下的特征值作为两个用户指定参数进而灵活地控制数值高频阻尼;当两个用户指定参数相等时,两参数的隐式积分器退化为最优数值阻尼和最小误差常数的单参数积分器.新显式积分器是条件稳定的且将分岔点处的谱半径值作为用户指定参数进而控制数值阻尼;使用推荐的参数值时,显式积分器可以在条件稳定域和求解精度上达到合理平衡.性能比较和数值算例都验证了理论分析并凸显了本文自启动单解时域积分器在精度和耗散能力上的优势. 展开更多

关键词 一阶动力系统 一致二阶精度 单解 时域积分器 数值阻尼

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水下高速航行体的声场建模与声场特征研究

3

作者 余颖 崔乃刚 +3 位作者 刘晓健 刘灿阳 刘雪峰 凡友华 《兵器装备工程学报》 北大核心 2025年第3期43-50,共8页

复杂的水声环境和水下目标“隐身”技术的发展对高速航行体的探测技术提出了更高的要求,因此开展声场精确建模方法和声场特性分析研究具有重要意义。以工程技术关键问题为核心,针对高速航行体的远场声学特性,基于有限体积法建立航行体... 复杂的水声环境和水下目标“隐身”技术的发展对高速航行体的探测技术提出了更高的要求,因此开展声场精确建模方法和声场特性分析研究具有重要意义。以工程技术关键问题为核心,针对高速航行体的远场声学特性,基于有限体积法建立航行体以给定运动轨迹航行的数值计算模型,采用新型远场声学数值计算方法,对不同速度、不同位置监测点处的动态水压时程曲线进行了计算和分析。结果表明,航行体速度不同,但水下声场随距离衰减趋势一致。同时,分析了不同位置处扰动声场的敏感性,偏离运动轴线10 m处,声场信号强度下降了20%~40%。该仿真结果较为真实的还原了高速航行体的水下航行状态和远场声学特性,并为水下高速航行体探测研究提供新思路。 展开更多

关键词 高速航行体 声场建模 声场特性分布 扰动声场 流体动力特性

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复合风场影响下RLV着陆段固定时间控制

4

作者 崔乃刚 屈国欣 张峪浩 《上海航天（中英文）》 CSCD 2024年第4期1-10,共10页

本文针对垂直起降的可重复使用运载器(RLV)返回着陆段面临多类型复合风场干扰影响导致的姿态跟踪控制收敛时间上界与初始状态强耦合及跟踪性能严重下降等问题,提出一种基于双幂次固定时间稳定理论的快速高精度控制方法。首先,对可重复... 本文针对垂直起降的可重复使用运载器(RLV)返回着陆段面临多类型复合风场干扰影响导致的姿态跟踪控制收敛时间上界与初始状态强耦合及跟踪性能严重下降等问题,提出一种基于双幂次固定时间稳定理论的快速高精度控制方法。首先,对可重复使用运载器返回着陆段所受的自然风场进行分类建模,并分析风场对着陆段姿态控制的影响;其次,基于反步法框架,设计高低幂次加权多项式形式的趋近律,以保证系统状态误差在固定时间内收敛,且收敛时间和上界与初始状态无关;同时,为降低风场扰动对着陆段控制系统性能的影响,保证着陆段控制性能的稳定性及着陆安全性,引入固定时间扩张状态观测器对风场扰动进行估计和补偿;最后基于Lyapunov理论,证明了所设计的控制律可使RLV返回着陆段姿态控制误差在固定时间内收敛;多组数值仿真验证了所提方法的有效性。 展开更多

关键词 风干扰 可重复使用运载器(RLV) 固定时间控制 反步控制 扩张状态观测器

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水可压缩性对高速航行体入水过程的影响 被引量：2

5

作者 赵瑾浩 崔乃刚 +2 位作者 刘晓健 潘恺 凡友华 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期74-80,共7页

为研究流体的可压缩性对航行体高速入水的影响,对不同入水速度和不同入水角度的航行体入水过程进行了数值仿真。结果表明:在不同入水角度情况下,与不考虑流体可压缩性相比,随着航行体入水速度的增加,空泡尺寸逐渐减小、航行体阻力增大... 为研究流体的可压缩性对航行体高速入水的影响,对不同入水速度和不同入水角度的航行体入水过程进行了数值仿真。结果表明:在不同入水角度情况下,与不考虑流体可压缩性相比,随着航行体入水速度的增加,空泡尺寸逐渐减小、航行体阻力增大。考虑流体可压缩性引起的空泡尺寸偏差最大超过20%,入水运动轨迹速度方向的偏移程度最大可达1.7倍的差距。对于高速入水航行体,流体可压缩性对于流场参数的影响愈加显著。 展开更多

关键词 高速入水 流体可压缩性 超空泡 载荷特性 流体动力特性

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飞行器轨迹优化数值解法综述 被引量：31

6

作者 崔乃刚 郭冬子 +1 位作者 李坤原 韦常柱 《战术导弹技术》 北大核心 2020年第5期37-51,75,共16页

飞行器轨迹优化是飞行器设计中的重要研究内容,解决的问题涉及飞行器的各个飞行阶段,有着重要的研究意义。自上世纪以来,诞生了众多的轨迹优化方法,飞行器轨迹规划形成了较为完善的理论体系。从经典的轨迹优化方法分类方式出发,结合近... 飞行器轨迹优化是飞行器设计中的重要研究内容,解决的问题涉及飞行器的各个飞行阶段,有着重要的研究意义。自上世纪以来,诞生了众多的轨迹优化方法,飞行器轨迹规划形成了较为完善的理论体系。从经典的轨迹优化方法分类方式出发,结合近年来轨迹优化领域的研究进展,分别对轨迹优化转化方法、参数优化方法进行调研分析,系统地梳理了飞行器轨迹优化数值解法的理论体系,重点分析了各种方法的特点与各自适用于解决的问题,为优化方法实际应用提供参考。此外,还对一些著名的轨迹优化软件包的算法和应用进行了介绍。最后,结合轨迹优化方法的发展历程,对轨迹优化的发展加以简要分析与展望。 展开更多

关键词 轨迹优化 数值解法 最优控制 转化方法 参数求解算法

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火箭垂直返回双幂次固定时间收敛滑模控制方法 被引量：4

7

作者 崔乃刚 吴荣 +1 位作者 韦常柱 徐大富 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期15-24,共10页

垂直起降可重复使用火箭返回飞行时受到复杂扰动和强不确定性影响,其姿态系统呈现出强非线性和高动态的特点.为克服扰动影响实现对姿态角指令的快速高精度跟踪,提出了一种基于双幂次固定时间收敛滑模面和固定时间收敛扰动观测器的快速... 垂直起降可重复使用火箭返回飞行时受到复杂扰动和强不确定性影响,其姿态系统呈现出强非线性和高动态的特点.为克服扰动影响实现对姿态角指令的快速高精度跟踪,提出了一种基于双幂次固定时间收敛滑模面和固定时间收敛扰动观测器的快速高精度姿态跟踪控制器.对于返回飞行姿态控制系统中的有界匹配扰动,为避免观测器的调节过程影响控制系统的性能,在控制器的设计中引入了固定时间收敛扰动观测器,从而实现了对扰动的快速高精度估计;为实现姿态跟踪控制器的固定时间收敛,给出了基于双幂次修正项的一种双幂次固定时间收敛滑模面;基于观测器输出和双幂次固定时间收敛滑模面设计了快速姿态跟踪控制器,通过引入固定时间收敛扰动观测器的输出以补偿扰动影响,从而在允许的精度损失下去除不连续控制项以抑制滑模抖振.最后通过返回飞行大气层内气动减速段的数值仿真验证了观测器和基于固定时间收敛扰动观测器的固定时间收敛滑模跟踪控制器的性能. 展开更多

关键词 垂直起降 可重复使用运载器 固定时间收敛 双幂次修正项 滑模控制

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水下航行体减阻技术综述 被引量：7

8

作者 崔乃刚 陈亮 +1 位作者 曹伽牧 白瑜亮 《宇航总体技术》 2023年第1期1-13,共13页

空/水跨介质飞行器经空中飞抵目标水域后高速入水,对目标实施快速打击,具有隐蔽性好、突防能力强等特点。但在水下航行中,固/液界面阻力及绕流流场变化等问题严重影响了航行速度与稳定性。减小航行体表面阻力干扰、流场优化是保障水下... 空/水跨介质飞行器经空中飞抵目标水域后高速入水,对目标实施快速打击,具有隐蔽性好、突防能力强等特点。但在水下航行中,固/液界面阻力及绕流流场变化等问题严重影响了航行速度与稳定性。减小航行体表面阻力干扰、流场优化是保障水下高速稳定航行的关键。旨在探讨适用于水下高速航行体的表面减阻与流场优化方法,对表面微结构减阻、超疏水表面减阻、超空泡减阻和微气泡减阻4种最具代表性的固/液界面减阻技术进行论述,分析各种减阻技术的机理与应用可行性,探讨适用于水下高速航行体的减阻技术发展方向。 展开更多

关键词 水下减阻 微结构 超疏水表面 超空泡 微气泡

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飞航导弹智能故障诊断与容错控制 被引量：3

9

作者 崔乃刚 郭冬子 +2 位作者 王瑞鸣 王铭泽 韦常柱 《战术导弹技术》 北大核心 2020年第4期125-134,共10页

针对飞航导弹执行机构故障条件下控制重构问题,提出了一种基于多层次神经网络故障诊断和考虑饱和约束的在线再分配容错控制方法。在进行故障诊断时,首先采用卷积神经网络判断故障状态及发生部位,然后利用循环神经网络进行故障程度参数... 针对飞航导弹执行机构故障条件下控制重构问题,提出了一种基于多层次神经网络故障诊断和考虑饱和约束的在线再分配容错控制方法。在进行故障诊断时,首先采用卷积神经网络判断故障状态及发生部位,然后利用循环神经网络进行故障程度参数辨识。得到故障信息后,在不改变虚拟指令并满足饱和约束的前提下,采用一种固定时间收敛内外环滑模控制和执行机构快速再分配方法,合理地将饱和控制信号分配到冗余执行机构中。仿真结果表明,该方法能够准确地辨识故障信息并合理分配控制指令,实现执行机构故障条件下飞行性能的保持。 展开更多

关键词 故障诊断 卷积神经网络 循环神经网络 容错控制 控制分配

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基于有向图切换IMM-CKF高速滑翔目标跟踪算法 被引量：4

10

作者 崔乃刚 蔡李根 荣思远 《空天防御》 2020年第3期1-8,共8页

为解决高速滑翔飞行器难以实现高精度跟踪的问题,提出了一种针对临近空间高速跳跃滑翔式机动目标的跟踪算法,其核心是在正弦波(sine wave,SW)自相关模型的基础上,将有向图切换原理与交互式多模型算法结合,从而实现模型集的自适应以覆盖... 为解决高速滑翔飞行器难以实现高精度跟踪的问题,提出了一种针对临近空间高速跳跃滑翔式机动目标的跟踪算法,其核心是在正弦波(sine wave,SW)自相关模型的基础上,将有向图切换原理与交互式多模型算法结合,从而实现模型集的自适应以覆盖周期机动角速度的变化,并利用容积卡尔曼滤波方法进行滤波器的设计。通过仿真试验将SW单模型和SW交互式多模型进行比较,验证了有向图切换交互式多模型算法在跟踪临近空间高马赫数跳跃滑翔式机动目标时的优越性和模型集切换的有效性。 展开更多

关键词 临近空间高速滑翔飞行器 跳跃滑翔 有向图切换 变结构多模型 容积卡尔曼滤波

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基于SysML的航天飞行器多专业系统工程分析方法 被引量：1

11

作者 崔乃刚 胡建 +3 位作者 王丹丹 陈思思 马吉阳 梁浩 《战术导弹技术》 北大核心 2018年第3期24-29,共6页

针对系统复杂性和专业性日益提升及系统中包含专业领域模型越来越多的发展趋势,现有系统分析工具存在对专业领域模型分析不充分、不准确的问题。为此,以Sys ML建模工具和过程集成与设计优化框架——Model Center为基础,提出了一种适用... 针对系统复杂性和专业性日益提升及系统中包含专业领域模型越来越多的发展趋势,现有系统分析工具存在对专业领域模型分析不充分、不准确的问题。为此,以Sys ML建模工具和过程集成与设计优化框架——Model Center为基础,提出了一种适用于专业领域模型的系统工程分析方法。以空射弹道导弹控制系统设计为例,具体介绍了专业Sys ML模型生成、参数图表示、分析模型生成、需求建模及仿真等步骤的详细实施方式。该方法紧密结合专业模型,分析结果可直观反映专业模型的输入输出关系,便于设计者修改设计参数以实现系统的优化设计。 展开更多

关键词 系统工程 SYSML 导弹控制系统

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天梯系统设计及其力学问题研究进展

12

作者 刘雪峰 崔乃刚 +2 位作者 汪小卫 凡友华 罗世昊 《载人航天》 CSCD 北大核心 2023年第1期52-60,共9页

天梯系统能够实现地面与太空之间的高效运输,具有载重大、成本低及环保等优点。针对天梯绳索承受应力大的问题,介绍了近年来国内外提出的天梯新结构,通过合理的设计大幅降低了天梯绳索的应力。对于天梯的振动问题,首先介绍了天梯振动的... 天梯系统能够实现地面与太空之间的高效运输,具有载重大、成本低及环保等优点。针对天梯绳索承受应力大的问题,介绍了近年来国内外提出的天梯新结构,通过合理的设计大幅降低了天梯绳索的应力。对于天梯的振动问题,首先介绍了天梯振动的计算研究现状,通过连续体模型可以提高计算的精度;然后介绍了天梯的振动控制方法,被动控制一般通过天梯绳索和攀爬器的设计实现,而主动控制目前也有初步的研究;最后展望了天梯领域未来的研究方向。 展开更多

关键词 天梯 结构设计 力学问题 振动控制

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基于PSO-HJ算法的多无人机协同航迹规划方法 被引量：16

13

作者 单文昭 崔乃刚 +2 位作者 黄蓓 王小刚 白瑜亮 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期122-128,共7页

针对多无人机协同航迹求解计算量大、难以收敛等问题,提出了一种基于粒子群优化和Hook-Jeeves (PSO-HJ)搜索算法相融合的多无人机时间协同三维航迹规划方法。首先,建立了单无人机航迹规划求解模型。然后,通过对适应度评价函数值低的粒... 针对多无人机协同航迹求解计算量大、难以收敛等问题,提出了一种基于粒子群优化和Hook-Jeeves (PSO-HJ)搜索算法相融合的多无人机时间协同三维航迹规划方法。首先,建立了单无人机航迹规划求解模型。然后,通过对适应度评价函数值低的粒子引入Hooke-Jeeves搜索算法,提高了粒子多样性,改善了航迹规划算法收敛性;对不满足约束的粒子引入约束违反度函数,基于比较准则提出了一种新的粒子评价机制,促进粒子搜索位于约束边界的最优解,加快了航迹规划算法的计算效率。最后,设计了一种多无人机时间协同航迹规划求解算法,利用PSO-HJ算法先分别求解单无人机航迹信息,通过多无人机集中航迹规划层协调到达时间实现协同航迹规划。仿真结果表明,PSO-HJ算法的精度比量子粒子群(QPSO)算法精度提高了20.85%,比PSO算法精度提高了58.14%,更适用解决实际复杂的多机协同规划问题。 展开更多

关键词 多无人机 粒子群算法 协同航迹规划 协同变量

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固定时间收敛扰动观测终端滑模制导律设计 被引量：6

14

作者 景亮 张忠阳 +1 位作者 崔乃刚 吴荣 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第8期1820-1826,共7页

针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed-time disturbance observer,FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law,NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特... 针对机动目标拦截问题,设计了基于固定时间收敛扰动观测器(fixed-time disturbance observer,FxTDO)的终端角度约束非奇异快速终端滑模制导律(nonsingular fast terminal sliding mode guidance law,NFTSMGL)。通过具有固体时间收敛特性的扰动观测器对导弹拦截过程的外部扰动进行快速、精确估计。同时为了抑制抖振影响以及保证制导信号在有限的时间范围内收敛,设计了NFTSMGL,并进行了稳定性分析。仿真结果表明,FxTDO-NFTSMGL可以使制导信号在有限的时间范围内收敛至期望状态,并满足对机动目标拦截的要求,相较于无观测器的NFTSMGL收敛速度更快,且避免了抖振现象。 展开更多

关键词 机动目标拦截 固定时间收敛扰动观测器 非奇异快速终端滑模制导 攻击角度约束

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一种不依赖剩余时间估计的巡航导弹多约束制导律 被引量：3

15

作者 王宁宇 王小刚 +2 位作者 白瑜亮 崔乃刚 李瑜 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期751-761,共11页

针对巡航导弹末段多约束精确打击问题,提出了一种不依赖剩余时间估计的攻击角度/时间制导律。推导了航向弹目相对运动关系,设计了一种基于附加航向角设计的时间约束制导律,通过对时间增益系数的设计和优化,实现附加航向角的调节,可使实... 针对巡航导弹末段多约束精确打击问题,提出了一种不依赖剩余时间估计的攻击角度/时间制导律。推导了航向弹目相对运动关系,设计了一种基于附加航向角设计的时间约束制导律,通过对时间增益系数的设计和优化,实现附加航向角的调节,可使实际飞行时间向期望时间快速收敛;在此基础上,将角度约束制导律与时间约束制导律相结合,得到了一种角度/时间约束制导律。该制导律不依赖于剩余时间估计,进而实现多约束条件下航向轨迹自适应调整;通过求解偏置导引律闭环轨迹分析得到轨迹收敛条件,给出满足角度/时间约束制导律的显式收敛条件。最后通过数学仿真验证了本文提出的航向多约束制导律可满足时间和角度等多约束条件且具有快速收敛特性。 展开更多

关键词 巡航导弹 最优制导律 航向误差 时间增益

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一种大安装偏差快速传递对准中的闭环卡尔曼滤波算法 被引量：5

16

作者 李寿鹏 穆荣军 +1 位作者 崔乃刚 龙腾 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期293-301,共9页

在大安装偏差快速传递对准中,模型线性化误差会导致卡尔曼滤波器(KF)估计有偏。针对该问题,提出了一种基于闭环卡尔曼滤波器(CLKF)的传递对准方法。基于安装关系估计值与主惯导姿态建立子惯导粗基准,使子惯导载体系失准角为小角度,从而... 在大安装偏差快速传递对准中,模型线性化误差会导致卡尔曼滤波器(KF)估计有偏。针对该问题,提出了一种基于闭环卡尔曼滤波器(CLKF)的传递对准方法。基于安装关系估计值与主惯导姿态建立子惯导粗基准,使子惯导载体系失准角为小角度,从而降低了线性化误差对KF估计精度的影响。进一步采用状态反馈机制修正子惯导状态与安装关系估计值,使子惯导基准载体系和计算载体系逐渐逼近标称载体系,以保证系统在整个传递对准过程中始终处于良好的线性状态。仿真结果表明,CLKF估计精度不随系统非线性增强而下降,与无迹卡尔曼滤波器(UKF)相当且优于KF;CLKF计算量仅为UKF的3%,与KF相当,显著提高了线性滤波器的估计精度,同时有效避免了采用非线性滤波器而引起计算量较大的问题。 展开更多

关键词 非线性传递对准 闭环卡尔曼滤波 快速传递对准 状态反馈 大安装偏差

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基于高阶容积卡尔曼滤波的极区惯性/重力梯度组合导航方法 被引量：2

17

作者 秦武韬 郭继峰 +1 位作者 崔乃刚 王小刚 《战术导弹技术》 北大核心 2018年第6期85-94,共10页

针对现有的导航手段在极区应用都存在一定的缺陷这一问题,提出了一种基于惯性/重力梯度的组合导航方法。建立了组合导航系统模型,首先,考虑到传统惯导解算方法在极区存在经线收敛的问题,给出了一种基于格网坐标系的惯导解算模型;基于重... 针对现有的导航手段在极区应用都存在一定的缺陷这一问题,提出了一种基于惯性/重力梯度的组合导航方法。建立了组合导航系统模型,首先,考虑到传统惯导解算方法在极区存在经线收敛的问题,给出了一种基于格网坐标系的惯导解算模型;基于重力梯度仪的误差特性,建立了系统的量测模型。为提高算法的估计精度和稳定性,并解决惯性/重力梯度组合导航系统雅克比矩阵求解复杂等问题,采用高阶容积卡尔曼滤波算法,结合重力梯度图,设计了组合导航滤波器。其中,为保证四元数的归一化,采用修正的罗德里格斯参数表示姿态误差。最后进行了蒙特卡洛数学仿真,仿真结果证明了该方法可以准确地估计出飞行器的位置和速度等信息,且估计精度高于扩展卡尔曼滤波;此外,通过仿真结果分析了重力梯度仪精度、地形、飞行器高度等影响组合导航精度的关键要素。 展开更多

关键词 极区导航 格网惯性导航 重力梯度导航 非线性滤波方法 高阶容积卡尔曼滤波

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垂直起降可重复使用运载火箭全剖面飞行预设性能控制 被引量：6

18

作者 张亮 李丹钰 +1 位作者 崔乃刚 李源 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第23期172-188,共17页

针对垂直起降可重复使用运载火箭在多异类执行机构作用下的全剖面飞行高精度强鲁棒姿态控制系统设计需求,提出了预设性能控制方法,采用一套控制结构和控制参数,可实现火箭的全剖面飞行控制。首先,建立了垂直起降可重复使用运载火箭的7... 针对垂直起降可重复使用运载火箭在多异类执行机构作用下的全剖面飞行高精度强鲁棒姿态控制系统设计需求,提出了预设性能控制方法,采用一套控制结构和控制参数,可实现火箭的全剖面飞行控制。首先,建立了垂直起降可重复使用运载火箭的7个飞行阶段动力学模型,同时为减少制导指令切换产生的突变,设计了二阶系统参考模型,并基于参考模型推导了姿态跟踪误差状态方程。其次,设计了一种新型的具有指定收敛时间特性的预设性能函数,并推导了新的误差变量,建立了控制模型。然后,基于新的误差变量推导了具有预定时间收敛特性的姿态控制律,并证明了其稳定性。最后,为进一步提高鲁棒性,引入自抗扰控制中的扩张状态观测器理念,对新误差变量的二阶导数和外界扰动进行估计,从而降低了控制器的复杂度,提高了控制精度。通过与比例微分(PD)控制器、自抗扰滑模控制器和其他预设性能控制器进行仿真比较,表明所提出的方法具有参数少、调参简单、精度高和鲁棒性强等优点。 展开更多

关键词 垂直起降火箭 预设性能控制 预定时间收敛 扩张状态观测器 飞行控制

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天梯系统稳定性及动力学响应分析 被引量：1

19

作者 王振坤 崔乃刚 +1 位作者 凡友华 刘丙利 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期30-36,共7页

为论证赤道天梯系统的运行安全性以及攀爬器的爬升过程对其振动特征的影响机理,研究天梯系统在赤道平面内、外的稳定性以及攀爬器加速时间与减速时间对系统残余振荡的影响.利用拉格朗日方法建立天梯系统两自由度有质量刚体绳索动力学模... 为论证赤道天梯系统的运行安全性以及攀爬器的爬升过程对其振动特征的影响机理,研究天梯系统在赤道平面内、外的稳定性以及攀爬器加速时间与减速时间对系统残余振荡的影响.利用拉格朗日方法建立天梯系统两自由度有质量刚体绳索动力学模型,基于小振荡角假设对其拓扑等价的线性化系统的平衡点进行稳定性分析,最后分别引入攀爬器加速时间比与减速时间比两参数并研究其对系统残余振荡的抑制效果.研究表明:当存在大气阻尼影响时系统在赤道平面内、外均具有渐进稳定的特征;攀爬器的运动会造成绳索在赤道平面内的摆振,科氏力是引起绳索振荡的主要原因;残余振荡幅值对攀爬器减速时间比始终存在一个与加速时间比相关的极小值,通过对加、减速时间比的优化可将系统残余振荡控制在10-3度量级,同时增大攀爬器的巡航速度并减小加速时间可以缩短攀爬器运行至目标轨道的时间.通过对攀爬器运行过程中加、减速时间比优化,可以较好的抑制系统的残余振荡并提高系统的运行效率和经济性. 展开更多

关键词 天梯系统动力学 振动抑制 稳定性 绳系系统 空间运输

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基于微分对策的多飞行器协同最优分配方法 被引量：4

20

作者 王宁宇 苏山 +2 位作者 崔乃刚 单永志 徐胜利 《战术导弹技术》 北大核心 2021年第6期130-138,共9页

研究了N个拦截飞行器与M个进攻飞行器之间的攻防对抗博弈问题。考虑双方均采用最优博弈策略的情况,通过设计鞍点策略,解决了在多飞行器追逐-逃避场景下的最优武器分配问题。采用终端位置误差价值评价方法得到博弈对抗的价值函数,并证明... 研究了N个拦截飞行器与M个进攻飞行器之间的攻防对抗博弈问题。考虑双方均采用最优博弈策略的情况,通过设计鞍点策略,解决了在多飞行器追逐-逃避场景下的最优武器分配问题。采用终端位置误差价值评价方法得到博弈对抗的价值函数,并证明了价值函数满足Hamilton-JacobiIsaacs方程,采用新颖的阿波罗尼乌斯圆不仅可以实现对最优分配策略的快速求解,还可以有效克服多飞行器对抗过程中维数问题。分析N=M和N>M的情况下,攻防对抗双方均可以获得协同最优分配和最优制导律解析解,最终进行多飞行器对抗仿真分析,验证了本文提出的算法的有效性。 展开更多

关键词 智能控制 最优控制 微分对策 协同对抗 最优策略 拦截飞行器 进攻飞行器

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