地磁學(xué)是一門古老的基礎(chǔ)學(xué)科,同時(shí)也是一門具有多樣性的應(yīng)用學(xué)科。地磁場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展極大地促進(jìn)了人類航海、探險(xiǎn)、貿(mào)易、戰(zhàn)爭(zhēng)及文化的進(jìn)步。本文擬以空間地磁場(chǎng)應(yīng)用技術(shù)為研究對(duì)象,分析電動(dòng)力繩系磁彈性屈曲問(wèn)題,設(shè)計(jì)飛行器沿等磁線飛行控制與制導(dǎo)方案,開(kāi)展地磁導(dǎo)航定位算法等關(guān)鍵技術(shù)的研究,主要研究成果如下:1.研究了磁場(chǎng)環(huán)境下電動(dòng)力繩系微小系繩段的非線性動(dòng)力學(xué)分析方法。電動(dòng)力繩系統(tǒng)具有強(qiáng)非線性且運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在復(fù)雜的多場(chǎng)耦合,現(xiàn)有動(dòng)力學(xué)模型對(duì)空間磁場(chǎng)給電動(dòng)力繩系運(yùn)動(dòng)帶來(lái)的影響考慮較少,難以揭示繩系結(jié)構(gòu)失穩(wěn)機(jī)理。針對(duì)這些不足,論文以彈性桿模型建立微小系繩段的動(dòng)力學(xué)方程,研究均勻磁場(chǎng)環(huán)境下系統(tǒng)的分岔特性。彈性桿模型由一個(gè)四維哈密頓方程進(jìn)行描述,基于方程的對(duì)稱性分析了一定參數(shù)條件下系統(tǒng)的同宿軌解,并給出了相對(duì)應(yīng)的空間構(gòu)型。數(shù)值分析表明當(dāng)參數(shù)改變時(shí),發(fā)生同宿軌分岔。結(jié)果揭示了彈性結(jié)構(gòu)在耦合場(chǎng)作用下的不穩(wěn)定性,對(duì)電動(dòng)力繩系及與之相關(guān)的載流繩索技術(shù)的開(kāi)發(fā)有指導(dǎo)意義。2.針對(duì)電動(dòng)力繩系的穩(wěn)定性問(wèn)題,研究了電動(dòng)力繩系磁彈性屈曲問(wèn)題。利用Kirchhoff彈性桿方程建立留位狀態(tài)下電動(dòng)力繩系模型,并采用國(guó)際參考地磁場(chǎng)模... 

【文章來(lái)源】：國(guó)防科技大學(xué)湖南省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
縮略詞表
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 論文研究背景與意義
        1.1.1 新型無(wú)燃料推進(jìn)技術(shù)
        1.1.2 制導(dǎo)與控制技術(shù)
        1.1.3 導(dǎo)航定位技術(shù)
    1.2 論文相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)展
        1.2.1 電動(dòng)力繩系
        1.2.2 地磁制導(dǎo)與控制技術(shù)
        1.2.3 地磁導(dǎo)航
    1.3 論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    1.4 主要內(nèi)容安排
第二章 地磁場(chǎng)建模及分析
    2.1 主磁場(chǎng)的球諧分析
        2.1.1 主磁場(chǎng)方程
        2.1.2 球諧函數(shù)的性質(zhì)及遞推公式
    2.2 主磁場(chǎng)模型
        2.2.1 主磁場(chǎng)模型發(fā)展
        2.2.2 IGRF模型
    2.3 區(qū)域地磁場(chǎng)模型
        2.3.1 區(qū)域地磁場(chǎng)模型建模方法
        2.3.2 曲面樣條建模
    2.4 地磁場(chǎng)模型應(yīng)用選取
        2.4.1 電動(dòng)力推進(jìn)應(yīng)用
        2.4.2 制導(dǎo)與導(dǎo)航應(yīng)用
    2.5 小結(jié)
第三章 磁場(chǎng)作用下的微小系繩段非線性動(dòng)力學(xué)分析
    3.1 非線性動(dòng)力學(xué)分析的幾個(gè)基本概念
    3.2 Kirchhoff彈性桿動(dòng)力學(xué)方程
        3.2.1 彈性桿的哈密頓函數(shù)
        3.2.2 方程簡(jiǎn)化及無(wú)量綱化
        3.2.3 空間構(gòu)型
    3.3 特殊條件下的奇點(diǎn)和同宿軌
    3.4 Hamiltonian-Hopf分岔分析
        3.4.1 不同參數(shù)條件下的奇點(diǎn)分布
        3.4.2 同宿軌求解
    3.5 同宿軌分岔
    3.6 小結(jié)
第四章 空間電動(dòng)力繩系的磁彈性屈曲分析
    4.1 數(shù)學(xué)模型
        4.1.1 電動(dòng)力的產(chǎn)生
        4.1.2 繩系彈性桿模型
    4.2 邊界條件及方程組無(wú)量綱化
    4.3 攝動(dòng)法
        4.3.1 零次項(xiàng)方程
        4.3.2 一次項(xiàng)方程
    4.4 數(shù)值分析
        4.4.1 靜態(tài)穩(wěn)定性分析
        4.4.2 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性分析
    4.5 小結(jié)
第五章 巡航導(dǎo)彈沿等磁線飛行制導(dǎo)與控制技術(shù)研究
    5.1 等值線提取
        5.1.1 雙線性插值
        5.1.2 等值線提取驗(yàn)證與分析
    5.2 巡航段動(dòng)力學(xué)模型
        5.2.1 彈道坐標(biāo)系中導(dǎo)彈質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程
        5.2.2 發(fā)射坐標(biāo)系中導(dǎo)彈質(zhì)心運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程
    5.3 路徑跟蹤和動(dòng)態(tài)逆制導(dǎo)方法
        5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)彈道曲線擬合
        5.3.2 動(dòng)態(tài)逆制導(dǎo)方法
    5.4 不同等磁線路徑條件下仿真試驗(yàn)
        5.4.1 仿真試驗(yàn)
        5.4.2 擾動(dòng)分析
    5.5 小結(jié)
第六章 地磁導(dǎo)航定位算法研究
    6.1 濾波器設(shè)計(jì)
        6.1.1 動(dòng)力學(xué)模型
        6.1.2 觀測(cè)模型
    6.2 不同濾波方法在地磁導(dǎo)航中的應(yīng)用
        6.2.1 濾波算法
        6.2.2 不同濾波方法仿真試驗(yàn)
        6.2.3 Unscented變換參數(shù)的選取
    6.3 地磁匹配特征量的選取
        6.3.1 特征量選取準(zhǔn)則
        6.3.2 地磁場(chǎng)7分量中最佳匹配特征量的選取
        6.3.3 地磁圖特征分析
    6.4 組合匹配
        6.4.1 匹配算法
        6.4.2 仿真試驗(yàn)
    6.5 小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 論文的主要研究成果
    7.2 下一步工作建議
致謝
參考文獻(xiàn)
作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果
附錄A 常用坐標(biāo)系及轉(zhuǎn)換關(guān)系
附錄B 地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)樣本


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]繩系衛(wèi)星在軌試驗(yàn)及地面物理仿真進(jìn)展[J]. 陳輝,文浩,金棟平,胡海巖.  力學(xué)進(jìn)展. 2013(01)
[2]預(yù)應(yīng)力曲桿的Cosserat動(dòng)力學(xué)模型[J]. 曹登慶,宋敉淘.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2012(11)
[3]基于非線性單元模型的繩系衛(wèi)星系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)[J]. 劉壯壯,寶音賀西.  動(dòng)力學(xué)與控制學(xué)報(bào). 2012(01)
[4]自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波算法在地磁導(dǎo)航中的應(yīng)用[J]. 吳萌,馬杰,田金文,劉勁.  信息與控制. 2011(04)
[5]基于傅里葉展開(kāi)的電動(dòng)力繩系衛(wèi)星最優(yōu)控制[J]. 潘偉,路長(zhǎng)厚,李吉棟,孔令敏.  航空學(xué)報(bào). 2011(09)
[6]三維電動(dòng)力繩系子衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移的最優(yōu)控制[J]. 劉麗麗,文浩,金棟平,胡海巖.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2011(02)
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博士論文
[1]電動(dòng)力繩系離軌系統(tǒng)的建模與動(dòng)力學(xué)分析[D]. 徐大富.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[2]地磁導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 寇義民.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]桿與板的磁彈性屈曲分岔和混沌分析[D]. 王知人.燕山大學(xué) 2006

碩士論文
[1]水下導(dǎo)航系統(tǒng)的地磁匹配算法研究[D]. 胡曉.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2011
[2]基于非晶材料的地磁檢測(cè)問(wèn)題研究[D]. 劉興利.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[3]彈性桿擬動(dòng)力學(xué)模型和動(dòng)力學(xué)模型的研究[D]. 黃健飛.青島大學(xué) 2009
[4]慣性/地磁組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 晏登洋.西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3099644