空间控制技术与应用

Select 基于状态反馈的黄金分割控制器参数化方法及其在高超声速飞行器上的应用

黄煌, 王勇

2013, 39(3): 1-7. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.001

摘要 ( 774 )

PDF (1179KB) ( 615 )

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研究气动参数摄动和外界扰动下高超声速飞行器姿态系统的鲁棒自适应控制问题.引入特征建模的思想对高超声速飞行器的姿态系统建立二阶差分方程模型.考虑到高超声速飞行器再入过程要经历飞行环境的剧烈变化的特点，为了提高闭环系统的瞬态响应性能和抗扰能力，设计了黄金分割鲁棒自适应控制器.该控制器具有与特征模型相似的结构，控制器参数通过在线辨识获得，并且按照黄金分割比生成控制信号，能够保证辨识参数收敛过程中系统的稳定性.基于混合H2和H∞控制思想对标准的黄金分割自适应控制器中的参数λ进行在线优化，从而保证了姿态回路对气动参数摄动和外界扰动具有满意的鲁棒性.所提出的λ(k)优化算法是通过对一组线性矩阵不等式求解得到的，因此易于工程实现.改进后的黄金分割鲁棒自适应控制算法在自适应性和鲁棒性的优越性使得该方法尤其适用于高超声速飞行器姿态控制系统.仿真结果验证了控制方法的有效性和实用性.

Select 空间飞行器大角度姿态机动优化控制

马清亮, 杨海燕, 岳瑞华, 曹祥宇

2013, 39(3): 8-13. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.002

摘要 ( 833 )

PDF (568KB) ( 726 )

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提出一种基于平方和优化的空间飞行器大角度姿态机动最优保性能控制方法．采用修正Rodrigues参数描述卫星的姿态运动，并将飞行器姿态运动方程转化为线性参数可变（LPV）系统．在分析系统性能指标的基础上，运用Lyapunov方法和平方与优化技术，推导出状态反馈保性能控制器存在的充分条件，并将飞行器大角度姿态机动最优保性能控制器设计问题转化为一个具有平方和约束的参数优化问题．对某卫星大角度姿态机动控制的仿真结果表明了所述方法的有效性.

Select 星敏感器星点能量分布数学模型及其对精度的影响分析

张新宇, 郝云彩

2013, 39(3): 14-17. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.003

摘要 ( 875 )

PDF (2050KB) ( 760 )

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为解决高斯能量分布与实际星点能量分布存在偏差的问题，推理了高斯能量分布模型的合理性并进行了仿真验证.针对星图去噪预处理建立了高斯去底能量分布数学模型，在此基础上根据采样中的饱和现象建立了高斯顶底均去能量分布数学模型，通过仿真分析比较了两种模型参数对于星点提取精度的影响特性，可以为提高星敏感器星点提取精度提供参考.

Select 一种基于B平面参数的深空天体接近段自主轨道控制方法

张斌, 黄翔宇

2013, 39(3): 19-23. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.004

摘要 ( 674 )

PDF (1032KB) ( 647 )

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针对深空探测接近目标天体段轨道，提出了以B平面参数为制导目标参数的自主轨道控制方法.由自主导航系统确定探测器的当前位置和速度，通过精确轨道动力学积分外推到目标天体的近心点得到B平面误差，利用线性制导公式计算出修正轨道需要的速度增量，并用误差椭圆来统计修正后B平面误差.以火星探测为例进行蒙特卡罗仿真，验证了该方法的正确性.

Select 减压阀动态响应特性与稳定性研究

尹文娟, 魏延明

2013, 39(3): 24-29. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.005

摘要 ( 758 )

PDF (1590KB) ( 734 )

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针对反向作用气体减压阀，建立了减压阀的动态数学模型，通过数值仿真，分析了减压阀的工作过程，研究了不同结构参数对动态响应特性的影响规律.同时，在此基础上，采用线性化分析方法，建立了减压阀的状态空间模型，得到了主要结构参数对减压阀稳定性的影响规律.最后，提出了改善减压阀动态响应特性和提高其稳定性的主要措施.

Select 一种混合动量轮系的故障重构策略研究

谢军, 史晓霞, 刘新彦

2013, 39(3): 30-35. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.006

摘要 ( 718 )

PDF (586KB) ( 624 )

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针对卫星快速机动的需求，提出一种动量轮混合配置的策略，给出在系统故障重构且维持整星零动量情况下，混合轮系中各动量轮标称角动量的分配方法以及力矩分配矩阵的算法，使得重构后单轴能够输出最大力矩.计算结果表明新算法能有效降低小力矩动量轮饱和带来的不利影响，增强了系统的控制能力.

Select 挠性多体卫星星间跟踪天线回扫运动研究

翟坤

2013, 39(3): 36-40. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.007

摘要 ( 738 )

PDF (864KB) ( 655 )

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针对耦合影响较严重的天线回扫过程展开研究.首先，将柔性支撑杆等效简化为悬臂梁结构，并基于拉格朗日方程建立多体耦合动力学模型.然后从耦合动力学模型出发，分析天线回扫运动对星体姿态稳定和柔性振动的影响，并根据分析结果引入命令预处理算法，规划天线回扫指令.最后对天线回扫运动进行仿真分析，仿真结果表明命令预处理算法能够有效地减小回扫运动对星体姿态稳定和柔性振动的影响.

Select 基于极点配置的真空热试验温度轨迹自适应补偿控制

张春莹, 郭赣, 谢吉慧

2013, 39(3): 41-44. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.008

摘要 ( 688 )

PDF (712KB) ( 682 )

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为了在航天器真空热试验中对试件温度按指定轨迹精确控制，通过变量代换对真空冷背景环境下的对象模型进行稳态线性化近似处理；通过系统辨识技术对广义对象的时滞和模型参数进行了联合辨识；依据对象估计模型，按照极点配置方法设计了自适应控制律，使闭环系统具有期望的闭环稳定性；根据估计模型的延迟和闭环期望特性设计了自适应补偿器，从而提高了控制系统对给定输入的跟踪性能.运用该方法在模拟太阳翼的温度轨迹跟踪试验中取得了满意的控制效果.

Select 导航卫星推进分系统在故障状态下的重组技术的设计与实施

梁红, 姜涛

2013, 39(3): 45-48. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.009

摘要 ( 737 )

PDF (548KB) ( 697 )

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为了提高导航卫星推进分系统在故障条件下的应变能力和可靠性，开发了推进分系统故障状态下的重组技术，通过对卫星推进分系统双分支10N推力器的重新选通实现卫星推进分系统的系统重组，将故障推力器隔离，组成新的推进分系统.介绍导航卫星推进分系统在几种常用故障模式下重组技术的工作原理，为后续卫星推进分系统的设计及故障预案提供参考.

Select 捷联式陀螺仪再平衡回路数字控制研究

李建朋, 武志忠, 马官营

2013, 39(3): 49-53. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.010

摘要 ( 710 )

PDF (1049KB) ( 696 )

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针对模拟式再平衡回路在数字量输出和应用现代控制技术方面存在缺陷，提出了一种捷联式陀螺仪数字化再平衡回路的设计与实现方式.首先介绍捷联式陀螺仪再平衡回路的三种实现方式，提出设计与实现再平衡回路的方法；其次对整个回路建立数学模型，针对数字再平衡普遍存在的量化误差问题，采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法设计回路控制器；最后对整个回路进行仿真，验证数字式再平衡回路性能.仿真结果证实提出的回路实现方式能有效地提高捷联式陀螺仪的性能.

Select 飞轮用轴承组件摩擦力矩特性研究

周宁宁, 卿涛, 周刚

2013, 39(3): 54-58. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.011

摘要 ( 1047 )

PDF (1124KB) ( 674 )

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轴承组件是飞轮中最重要和最关键的部件之一，其摩擦力矩的大小和波动量直接影响飞轮产品的性能.采用研制的摩擦力矩测试仪对轴承组件的启动摩擦力矩和低速摩擦力矩进行了测试，并进行了理论分析.试验结果表明：启动摩擦力矩较大的轴承组件在工作转速下的电流也较大，但并不成严格的比例关系；轴承组件的启动摩擦力矩随预载的增加而增加，并且在试验范围内呈线性变化趋势；随着转速的增加，轴承组件摩擦力矩的测试值存在两个极小值点，现有理论公式没有预测出该两点，相同转速下，组件处于升速时的摩擦力矩大于组件处于降速时的摩擦力矩.

Select 深空探测返回器再入制导仿真分析

杨俊春

2013, 39(3): 59-62. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.03.012

摘要 ( 745 )

PDF (527KB) ( 898 )

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深空探测返回器再入环境恶劣，为了保证在此情况下仍然能够安全准确地返回，研究LQR标准轨道制导法和预测制导法，分析两种方法对再入初始条件的适应性以及在各种情况下的落点精度，并针对以第二宇宙速度再入的返回器进行数学仿真.仿真结果表明，在较大的初始偏差情况下，预测制导律比LQR制导律具有更小的航程误差.