空间控制技术与应用

Select 航天器双主动交会策略研究

冯维明；王泽峰

2011, 37(1): 1-5.

摘要 ( 315 )

PDF (306KB) ( 1249 )

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从理论上分析了共面近地圆轨道上的航天器的远程双主动交会的问题.根据轨道动力学基本原理,导出各种情况下特征速度的解析解,为航天器变轨时的燃料消耗分析提供了依据.进一步探讨了航天器轨道转移过程中的时间策略,以保证在不同轨道上运行的航天器在同一时刻、同一空间位置交会.上述理论分析的仿真计算结果表明,双主动交会总特征速度和过程耗时都低于主被动交会情形,单星的燃料消耗大大降低,对大范围快速变轨,优势更加明显.

Select 过载约束下的探月飞船再入轨迹的在线设计

李贵明, 刘良栋

2011, 37(1): 6-10. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2011.01.002

摘要 ( 316 )

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数学仿真是研究航天器姿态轨道控制系统常用的手段,目前常用人工编程的方式建模,花费时间长且软件的可读性、可维护性较差.提出一套基于组态建模的航天器姿态轨道控制仿真系统,该系统通用性强、可支持自动建模及代码生成.仿真实例表明,该系统模块化、自动化程度较高,大大提高了研究人员的工作效率.

Select 基于G2的卫星控制系统故障诊断的半物理仿真

张芸香；武云丽；李智斌；涂俊峰；

2011, 37(1): 16-21.

摘要 ( 402 )

PDF (2386KB) ( 414 )

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研究一种基于G2的集故障注入、故障模拟和故障诊断为一体的半物理仿真系统,包括基于VxW orks的实时硬件模拟系统、星载姿轨控计算机、数管及遥控遥测模拟器和专用接口箱等.开发了基于G2的以某一类典型卫星控制系统为对象的故障诊断专家系统,并对G2外部接口进行了扩展设计.最后,以典型故障为例,在半物理仿真平台上进行了演示验证.

Select 高超声速飞行器自适应切换控制及稳定性分析

谈树萍；李智斌；

2011, 37(1): 21-27.

摘要 ( 353 )

PDF (677KB) ( 520 )

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针对高超声速飞行器巡航段控制问题,构造自适应切换控制并对闭环稳定性进行了分析.高超声速飞行器动力学模型具有非线性、多变量和开环不稳定的特点.首先给出动力学模型局部线性化的方法,并设计自适应切换律和非线性反馈控制.进而给出全局稳定性分析结果,证明在所设计自适应切换控制下,闭环系统指数收敛到状态原点附近一个小邻域内.

Select 小管径高精度超声波流量计设计

丁凤林；李宗良；魏延明；宗光华；

2011, 37(1): 28-32.

摘要 ( 338 )

PDF (2856KB) ( 547 )

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航天器推进剂在轨剩余量测量一直是航天器在轨管理所面临的一个难题.提出采用超声波流量计测量推进剂在轨剩余量的方法,并给出了超声波流量计的设计方案.设计的新型超声波流量计结构,通过改变超声换能器的安装方式,从而延长了超声波传播路径,减少了传播过程中超声波的衰减.通过以单片机和FPGA为主控制器、以高精度时间测量芯片作为数据采集模块的流量计软硬件系统实现了超声波流量计对液体流量的高精度测量.通过恒速测试、交变流速测试和总量测试表明,该系统测量精度达到了0.5%,可满足目前航天器推进系统推进剂剩余量的在轨测量要求.

Select 基于GIS的飞行器定位中的匹配方法

王丽娜；高晓颖；郭海涛；张江水；

2011, 37(1): 33-35.

摘要 ( 329 )

PDF (739KB) ( 458 )

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介绍了基于GIS的飞行器定位系统的基本原理,研究了一种数字影像与GIS矢量数据的匹配方法.该方法采用局部最优与整体匹配相结合的匹配策略,利用数字影像上提取的线特征作为匹配的共轭实体,以线特征的角度、线特征的长度、相交线特征之间的夹角等作为匹配的匹配实体,通过计算匹配实体间的相似性测度实现共轭实体间的精确匹配.

Select USB观测数据时标偏差影响分析与评估

郑爱武；周建平；胡松杰；孙靖

2011, 37(1): 36-39.

摘要 ( 318 )

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USB系统是目前中国载人航天和月球探测任务的主要测控网.由于USB测量设备本身以及无线电信号传播媒介以及其他误差因素的影响,USB测量数据中包含了各种误差,需要在定轨时对观测数据进行误差修正.通常,例行的USB测量误差修正包括对流层折射修正、电离层延迟修正和通道延迟修正,但对定轨过程中可能影响观测数据计算精度的时标偏差并未作修正.针对USB测距测速观测数据,详细研究了观测数据时标偏差对观测值计算精度的影响,分析了误差影响特性,建立了相应的误差修正模型,并通过与卫星星历偏差对USB测距测速观测值计算精度影响特征的比较,发现时标偏差对测量的影响与轨道沿迹误差对观测计算值的影响等效,这使得在定轨过程中分离时标偏差的难度较大.提出了基于星载GPS定位数据分离时标偏差的方法,并利用某次任务的实测数据,分离出了该次任务中USB测量的时标偏差.最后针对目前USB数据时标偏差影响和观测误差量级相当的情况,建议将目前的观测时标精度提高到优于0.1ms的水平,使得时标偏差的影响降低到比观测误差小一个量级的水平.

Select 充液航天器目标跟踪自适应控制

梁琼；岳宝增；于丹

2011, 37(1): 40-44.

摘要 ( 333 )

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对于在零重力环境下受到横向控制力和俯仰控制力矩作用的带球形贮液箱的航天器模型,研究了其在平面运动的动力学特性.将晃动液体等效为单摆模型,利用Lagrange方法建立了系统动力学方程并且将其转化为状态变量方程形式;应用微分几何原理,以单输入—单输出系统(SISO)为例,研究了系统的非线性动力学特性,并进一步针对目标跟踪问题设计了SISO系统基于线性化模型的控制策略.研究结果表明:对于液体晃动-航天器姿态耦合动力学系统采用极点配置间接自校正控制策略能够实现姿态角的镇定及跟踪.

Select 先进电子信息系统在通信卫星平台中的应用

冶元菲；吕楠；黄献龙；陈晓；

2011, 37(1): 45-49.

摘要 ( 302 )

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以A2100平台、EuroStar3000平台和Space-Bus4000平台的星载电子信息系统为例,介绍了国外先进的商用通信卫星平台星载电子系统的特点,从集成度、扩展能力、处理能力等方面分析并对比了中国通信卫星平台与国外的差距,从优化卫星平台电子系统结构、加强公用平台开发等方面,提出了建议.

Select 基于无源性的带液体晃动月球着陆器的姿态控制

杜辉

2011, 37(1): 50-54.

摘要 ( 370 )

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针对带液体晃动的月球着陆器提出了一种基于无源性的姿态控制方法.分析了由拉格朗日力学建立数学模型的带液体晃动的月球着陆器系统的特性,并证明了该系统的无源性.无源性保证了系统的输入输出稳定性,提出的Lyapunov函数保证了系统的内部稳定性.根据系统的无源性和提出的Lya-punov函数推导出基于无源性的控制方法.仿真结果表明,该方法能很好地达到控制效果.

Select AADL在航天器控制系统设计中的应用研究

李振松；顾斌

2011, 37(1): 55-58.

摘要 ( 339 )

PDF (1870KB) ( 472 )

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以某型号航天器为例提出了一种使用体系结构分析和设计语言(AADL,architecture analysis & design language)分层次建模的方法,建立控制系统软件及软件与硬件之间的交互模型.采用状态自动机方式描述串口通信协议,以便分析模型.

Select 基于多层感知器神经元的空间柔性机器人位置跟踪控制

张文辉；马静；高九州

2011, 37(1): 59-62.

摘要 ( 295 )

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针对基体位置及姿态均不受控的自由漂浮柔性空间机器人轨迹跟踪问题,提出了一种前馈多层感知器(MLP)神经网络控制策略.建立了末端柔性的自由漂浮基机器人的耦合动力学模型,再利用MLP神经网络良好的逼近能力来自适应补偿非线性柔性臂的逆动力学模型,其误差代价函数由PID控制器提供,权重及阀值的调整采用改进的BP反传算法.最后通过仿真比较详细分析了所提方案的工作机理及对非线性强耦合系统控制的有效性.