正值2oo2年,华国载人航天工程‘天舟’系列关键技术研的紧要关头,团队正全力攻克各项核心难题。
其中,远航二号f运载火箭作为新一代载人火箭平台,肩负着将航天员安全送入预定轨道的重任。
而姜蕴宁所在的团队,正负责其中最核心的一环:飞行动力学建模与轨迹优化。
作为载人航天用火箭,远航二号f运载火箭不仅对推力调节、姿态控制提出极高要求,更对整个飞行过程的轨迹精度与动态响应设定了极严苛的容错标准。
尤其在大气层穿越段、推力切换点、临近入轨窗口等高敏感阶段,稍有误差,就可能造成灾难性的后果。
为了攻克这一难题,顾远舟与姜蕴宁联手对火箭轨迹的数值仿真与算法系统进行了深度重构。
他们提出的模型改进与自适应算法优化,不仅提高了计算精度,更显着增强了系统在高刚性区域的稳定性和响应能力。
可以说,这些改进为远航二号f的稳定飞行和精准入轨,打下了坚实的数学基础。
这一阶段,项目对数值计算的精度、算法的抗干扰能力,以及实时反馈能力提出了前所未有的挑战。
团队中既有经验丰富的系统工程师与材料专家,也汇聚了数学建模与控制算法方向的顶尖青年才俊,确保从理论验证到工程落地,每一步都严丝合缝。
顾远舟一边听一边已经开始记在自己的本子上,低声道:“好,那算法模块的重构接下来你来盯。”
姜蕴宁继续操作,拉出残差分析窗口,屏幕上浮现出误差热图和局部振荡系数:
“这段偏差的主要来源,是控制输入中的非线性扰动,在积分过程中被系统的高频响应模态所放大。
我打算换掉原来的后向欧拉法,改用rkf嵌套法,结合步长自适应控制,提高精度的同时稳定数值行为。”
自适应步长指火箭在刚启动、推力切换、进出大气层这些阶段,状态变量(如度、加度)会突然生剧烈变化,系统能根据实际情况调节度的算法,简单的时候计算快,复杂的时候自动减慢节奏,从而既保证计算精度,又不浪费资源。
顾远舟略作沉吟:“rkf嵌套法确实适合动态调步,但在这种临界震荡段容易出现数值抖动。
之前几轮仿真结果就因为这个被拖崩了。”
姜蕴宁点开另一个子模块窗口,语气平静地回应:“所以我在每阶导数运算前引入了c滤波器,对误差向量进行高频抑制和权重归一处理。
这能有效缓冲非线性扰动带来的影响。”
她指着屏幕上的一段曲线:“特别是在推力切换点,系统状态变量——比如加度、度、推力方向——会突然生剧烈变化,属于典型的非线性跃迁区。”
这,正是数值计算中最棘手的部分之一。
她接着说下去,“这种情况下,积分计算最容易生局部散。
滤波机制可以在这些高敏感区段提前‘修整’,把太突兀的部分先压一压,让整体计算过程更平稳、更可靠。”
顾远舟盯着公式框和误差谱,目光一凝。
“……你本科就掌握这个程度的误差控制方法?”
“哦,顺便的事。”
姜蕴宁耸耸肩,语气平淡。
话音未落,屏幕上已浮现出新一轮仿真结果——
轨迹曲线明显更加平滑,最大偏差被压缩至±23米以内,系统稳定性大幅提升。
顾远舟点头,声音中多了一分笃定:“很好。
这个数值模块你继续盯着。
接下来lqr反馈控制那一环节,也让你参与方案设计。”
姜蕴宁轻轻一笑,眼神清亮如星:“正合我意。”
两人默契配合,指尖飞快地敲击着键盘,思维在多维参数空间高跃迁,屏幕上的公式与矩阵仿佛在他们指尖编织出稳定而精准的飞行轨迹。
正当顾远舟和姜蕴宁对着屏幕调试代码时,系统组的技术骨干方永程走了过来,皱着眉问道:
“顾
