空间控制技术与应用

Select 基于视线制导的空间交会停靠控制方法

王颖, 解永春

2012, 38(2): 1-4. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.001

摘要 ( 545 )

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空间交会停靠段的控制经常采用的一种方法是基于视线位置信息的平行接近法.对纵向控制中的非线性滑动模态控制方法进行了研究和改进，考虑了视线角对纵向控制的耦合作用，增加了耦合项，并进行了存在性和稳定性分析.对于横向和纵向同时协调控制，提出一种多变量互相耦合的非线性滑动模态视线制导控制方法，并对同时协调控制进行了存在性和稳定性分析.

Select 月球软着陆的高精度自主导航与控制方法研究

黄翔宇, 张洪华, 王大轶1, 李骥, 关轶峰, 王鹏基

2012, 38(2): 5-9. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.002

摘要 ( 678 )

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提出了一种月球软着陆的高精度自主导航和控制方法.根据测距波束视线相对月面的几何关系，确定本体系的月心方向，组合利用测速仪获取的本体系三维速度确定本体系相对轨道系的姿态、速度及高度，并根据确定的参数性质选取适应的制导和控制方法.算法基于直接测量数据确定和控制姿态、高度和速度，不受惯性导航误差的影响，可以有效地提高姿态、速度与高度的确定精度和控制精度.数学仿真表明了算法的有效性.

Select 全系数自适应控制器若干稳定性质分析

王勇

2012, 38(2): 10-16. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.003

摘要 ( 616 )

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在更加一般的条件下对黄金分割反馈控制器在单输入单输出和多输入多输出特征模型中的稳定性和鲁棒性进行了系统分析,并在混合辨识背景下研究了投影梯度法在特征模型框架中应用时的输入状态稳定(ISS)性和参数估计误差的L2界.最终的结果进一步扩展了已有的结论,对整个系统的稳定性分析具有重要作用.

Select 姿态机动中SGCMG的一种改进奇异鲁棒操纵律设计

牟夏, 宗红, 雷拥军

2012, 38(2): 17-23. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.004

摘要 ( 618 )

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单框架控制力矩陀螺（SGCMG）在卫星姿态控制中以其具有大力矩输出能力而受到重视并已成功应用于在轨卫星，其应用难点是构形奇异问题，特别是在快速连续机动的过程中，CMG框架角必须迅速脱离奇异状态. 使用描述CMG输出力矩和期望控制力矩夹角的奇异度量方法，以便在仿真中观察判别CMG构形的奇异程度.着重改进CMG的奇异鲁棒操纵律，应用高斯函数的方法确定鲁棒系数.仿真实例表明，与传统的梯度型零运动相比，该方法可以在卫星的连续快速机动中使CMG系统更为迅速地摆脱奇异，更为快速地完成机动并减小姿态抖动.

Select 提高零控脱靶量预测精度的一种方法

姬晓琴, 崔鑫水

2012, 38(2): 24-29. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.005

摘要 ( 619 )

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对于大气层外拦截问题中以零控脱靶量（ZEM—zero effort miss）作为指标的预测制导方法，其ZEM的预测精度直接影响到最终的拦截任务.在线性化平方反比引力模型下，给出了基于目标轨道坐标系的ZEM预测算法，导出ZEM发生条件，并提出一种提高ZEM预测精度的方法，即通过初值轨道角速率的选取可明显改善算法的预测精度.同时将该算法与地心赤道惯性坐标系下的ZEM预测算法进行了比较研究，数学仿真结果表明该预测算法精度较高，具有一定的工程应用价值.

Select 基于内部总线的控制系统体系结构

姚宁, 朱琦, 曹荣向, 周剑敏

2012, 38(2): 30-34. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.006

摘要 ( 636 )

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控制系统是卫星平台的关键分系统.由于各卫星总体任务的不同，各卫星对控制系统的要求也不断变化，使得控制系统的配置随着任务的不同而发生较大变化，对控制系统的体系结构产生较大的影响.对目前控制系统体系结构的特点进行分析，提出基于内部总线的控制系统体系结构以适应不断变化的配置需求，并进行可行性分析.分析结果表明这种体系结构有利于系统的配置变化和带宽的提高，能满足不同平台任务的需要.

Select 一种高性能控制力矩陀螺框架控制方法的仿真研究

张雪, 魏大忠, 周大宁

2012, 38(2): 35-40. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.007

摘要 ( 581 )

PDF (2077KB) ( 614 )

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由控制力矩陀螺群构成的姿态控制系统是目前敏捷卫星实现姿态快速机动和精确控制的最佳选择，而低速框架的控制精度、响应速度与稳定性直接决定了控制力矩陀螺的工作性能.针对敏捷卫星对控制力矩陀螺工作性能的高要求，本文提出了一种框架的高性能控制方案——基于永磁同步电机及磁场定向控制算法，并结合框架角速度观测器的直接驱动控制方案.在框架角速度极低时，为解决角度传感器的分辨率无法满足控制精度要求的问题，引入Luenberger状态观测器获得框架角速度的观测值，并将该观测值引入框架角速度闭环控制系统.理论分析、仿真实验的结果证明了该方案的有效性.随后，针对电机参数漂移对观测值的影响进行了仿真分析，仿真结果证明了基于观测器的角速度闭环控制系统的鲁棒性.

Select 交会对接光学成像敏感器遮光罩设计

王晓燕, 赵春晖, 李志, 高文文, 龚德铸

2012, 38(2): 41-44. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.008

摘要 ( 585 )

PDF (1194KB) ( 721 )

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遮光罩是交会对接光学成像敏感器中杂光抑制的重要组件，对有效提取目标点信息、保证敏感器定姿精度有重要作用.着重阐述了基于蒙特卡洛法的交会对接光学成像敏感器遮光罩设计，借助光学仿真软件进行仿真验证，并通过与试验结果进行对比，验证了遮光罩设计的有效性.

Select 双阀座电磁阀的负载特性仿真分析

张榛

2012, 38(2): 45-48. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.009

摘要 ( 634 )

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通过有限元仿真软件Ansoft建立电磁阀的物理模型，计算电磁场中各变量之间的相互关系，将分析结果导入液压仿真软件AMESim的系统模型中，实现磁路结构、液路系统及机械传动之间的耦合，对双阀座电磁阀的响应时间、质量流量等负载特性进行更精确的仿真和分析.

Select 200N·m·s控制力矩陀螺用圆柱型导电环寿命试验

李刚, 高莉, 魏大忠, 武登云

2012, 38(2): 49-52. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.010

摘要 ( 592 )

PDF (1689KB) ( 708 )

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导电环用于200N·m·s控制力矩陀螺高速转子电信号的传输，其使用寿命直接决定了200N·m·s控制力矩陀螺整机寿命，因此需要对200N·m·s控制力矩陀螺用导电环进行加速寿命试验.对试验目的、试验对象、加速因子、试验环境、试验系统组成、失效判据进行了详细描述，对导电环寿命试验期间的电噪声、摩擦力矩、绝缘性能等测试结果进行的分析表明，在进行了4×106转的寿命试验后，导电环的各项性能指标仍能够满足200N·m·s控制力矩陀螺的使用需求.

Select 基于覆盖性能的Walkerδ星座构型保持

杨晓龙, 刘忠汉

2012, 38(2): 53-57. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.011

摘要 ( 554 )

PDF (868KB) ( 826 )

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考虑到Walkerδ星座中各星相互协作关系，提出一种基于覆盖性能的星座构型保持策略.作为策略判别指标的覆盖性能由一种改进的网格点仿真法获取.这种改进方法依照卫星星下点与网格点的几何关系，可以快速判断处于覆盖区的网格点，然后统计出星座的全球覆盖信息.卫星的标称位置是考虑J2项摄动长期影响得到的动态位置.星座运行过程中，一旦发现不满足覆盖要求的点，结合各卫星的标称位置，可以找出影响覆盖性能的卫星.最后将该卫星调整到标称位置即可完成构型保持.最后给出构型保持策略的仿真算例，仿真结果表明了策略的有效性.

Select 双组元推力器雾化燃烧过程数值模拟及液膜冷却作用分析

曹顺, 汪凤山, 陈健

2012, 38(2): 58-62. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2012.02.012

摘要 ( 609 )

PDF (1316KB) ( 717 )

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在带有液膜冷却双组元推力器的设计过程中，对燃烧室的数值仿真是一项非常重要的工作.充分考虑了常被忽略或简化处理的推进剂雾化、液滴破碎、液膜形成等重要过程，选取EDC燃烧模型和realizable kε湍流模型，采用有限体积计算方法得到燃烧室内部液滴分布、液膜分布、静温分布等重要数据.最后，根据所得结果阐述了燃烧室内的详细工作过程，并着重分析了液膜的分布特点以及对壁面的冷却作用，得到了两个与液膜冷却相关的结论.