空间控制技术与应用

Select 基于可诊断性约束的测点优化配置研究

刘文静；刘成瑞；王南华

2011, 37(2): 1-5.

摘要 ( 329 )

PDF (953KB) ( 491 )

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为提高卫星的安全性和可靠性,适应在设计阶段对故障诊断进行考虑的需求,以动量轮为例,将故障可诊断性作为优化目标,提出基于DM分解技术的测点优化配置方法,并给出故障可诊断性评价的相关定义.分析动量轮模型和故障,建立动量轮的结构模型;采用DM技术对动量轮的结构模型进行分解,并分析动量轮模型的解析冗余关系;在对各故障的可检测性和可分离性进行分析的基础上,根据结构模型的偏序关系,获得使故障具有可检测性和可分离性的最小传感器集合;给出故障可诊断性评价的定义,并针对两种传感器配置情况,进行可诊断性分析.本文所提方法为设计阶段开展故障诊断的研究提供了借鉴和参考.

Select 基于航天器复杂动力学模型的鲁棒H_∞振动抑制算法

刘磊；王萍萍；孔宪仁；王本利；

2011, 37(2): 6-13.

摘要 ( 399 )

PDF (2654KB) ( 454 )

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现代大型航天器柔性越来越大,为了获得更好的姿态控制性能,需要主动振动抑制.鲁棒Η∞是一种正在走向工程应用的控制器设计方法,DGKF解析法,线形矩阵不等式LMI数值法,定阶Η∞范数优化法是3种重要的算法.本文对国际空间站俄罗斯舱的有限元模型提出了振动抑制的Η∞综合问题,分别用3种算法求解鲁棒Η∞控制器.基于DGKF法的全阶次优控制器,存在零极点对消,而基于LMI法的51控制器光滑,能有效抑制零极点对消,但LMI法不是一种优化算法,两种控制器降阶为2阶时,Η∞性能衰退大于80%.基于定阶法的2阶控制器和PI控制器具有与DGKF全阶控制器相近的Η∞性能,鲁棒性分析和扰动抑制的时域仿真验证了上述结论.

Select 基于Δ-Υ等效变换的SGCMG高速转子轴向振动特性分析及验证

罗睿智；虎刚；王全武

2011, 37(2): 14-20.

摘要 ( 301 )

PDF (2220KB) ( 421 )

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悬臂式单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的轴向振动较为剧烈,频率成分也比较复杂;由于这种SGCMG结构是由众多串、并联,甚至桥联的弹性构件组成的,因此难以建立其精确的轴向动力学模型.首先通过Δ-Υ等效变换的方法,简化了高速转子的轴向串并联关系,进而计算出其轴向刚度;其次详细分析了系统激振源——预紧轴承各零部件的加工波纹所导致的预紧力的波动,并采用相互调幅的形式描述了该波动量;然后建立了高速转子的轴向动力学方程;最后通过数值仿真和实测结果的对比验证了分析的合理性和模型的有效性

Select 基于BHS-树的定性故障诊断方法

高伟；邢琰；王南华

2011, 37(2): 21-24.

摘要 ( 318 )

PDF (829KB) ( 480 )

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基于定性模型的诊断方法,由于无需系统定量模型,尤其适用于航天器等复杂系统的故障诊断.该方法推理过程包括冲突集的确定及诊断集的生成.基于BHS.树的方法,是一种由冲突集生成诊断集的有效途径,但存在诊断结果冗余及反向递归过程复杂的问题.采取异常/正常特征量相结合的措施,有效地解决了诊断结果冗余的问题,能够准确确定诊断集;同时在系统单故障的假设前提下,对反向递归过程进行适当简化,降低了推理的复杂程度,并通过实例对上述改进进行了验证.

Select 高精度大力矩补偿机构仿真模型

赵江涛；李果；杨屹

2011, 37(2): 26-32.

摘要 ( 382 )

PDF (2693KB) ( 430 )

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用于高稳定度卫星载荷扰动力矩补偿的补偿机构设计原理与力矩模式反作用轮类似,但具有输出力矩大、摩擦力矩大和饱和转速低的特点,且目前无针对性的仿真模型.迫于姿态控制系统的仿真需求,根据补偿机构的结构,合理简化的驱动控制电路的设计并结合反作用轮的建模方法,给出了详细的仿真模型.

Select 基于热敏电阻的气体温度测量误差分析

李泽；边炳秀；马云华

2011, 37(2): 33-37.

摘要 ( 390 )

PDF (1646KB) ( 461 )

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挤压气体内部温度的精确测量对确定贮箱内推进剂剩余量和提高氧化剂和燃烧剂的混合比控制精度有重要意义.提出了一种基于热敏电阻的矢量测温方法,通过测量气瓶壁面温度推算气体内部真实温度,分析温度电阻非线性特性、温度—电压处理电路、A/D采样非线性等因素导致的温度测量误差,最终获得系统自身的温度采集误差,在此基础上分析了影响此误差的主要因素.最后分析了外界干扰引起的测量噪声对温度测量的影响,并采用小波降噪的方法对此进行降噪处理,使温度测量精度得到较大改善,并最终确定了内部气体温度的测量误差.

Select 基于微内核的星载实时操作系统设计与实现

徐建；杨桦；

2011, 37(2): 38-43.

摘要 ( 344 )

PDF (2348KB) ( 449 )

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当前星载嵌入式实时操作系统将各个功能模块都集成在内核之中,这导致内核庞大,增加了内核出现bug的风险,从而使整个操作系统的可靠性降低.设计并实现了一个基于微内核的星载嵌入式实时操作系统,通过将功能模块以任务方式运行在用户态,任务间通过消息传递机制通讯,以减少内核代码量.最后测试表明设计达到故障隔离的效果.

Select 伪距噪声建模方法研究和分析

张雪辉；王芳；

2011, 37(2): 44-48.

摘要 ( 403 )

PDF (3072KB) ( 416 )

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主要介绍从GPS原始数据中提取伪距噪声的方法,并利用MATLAB非线性拟合工具箱cftool中的参数逼近模型对提取出的伪距噪声建模,针对几种较好的建模结果进行数据回放和比较,确定最佳建模方案.建模结果可用于Galileo系统空间信号误差(signal-in-space error)的实时估计和用户完好性算法的研究.

Select 一种月球软着陆参考轨迹解析算法研究

丁书卷；张洪华；

2011, 37(2): 49-53.

摘要 ( 317 )

PDF (2361KB) ( 419 )

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使用了高度和航向航程匹配求解推重比的算法,解决了一种无直接解析解的参考轨迹的求解问题.在数值仿真的基础上,简化了参考轨迹的求解,给出了推重比与高度和航向航程的关系,以及这些关系存在的原因.应用Monte Carlo仿真法对该方法求解的可行性进行了仿真验证,并基于一个类Apollo的参考轨迹,验证了算法对参数分布引起的状态不定具有鲁棒性.

Select 一种基于人工免疫系统的FPGA容错方法

董旸旸；杨孟飞；

2011, 37(2): 54-59.

摘要 ( 323 )

PDF (3559KB) ( 451 )

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通过对人工免疫系统容错性的分析和研究,提出了将人工免疫系统应用于硬件容错的4个条件.在此基础上设计了一种仿照人体细胞结构的新型FPGA可编程逻辑单元和一种基于人工免疫系统的容错方法.最后通过实验模拟故障的方法对该设计和容错方案的正确性和有效性进行了验证.

Select 单向阀内部振动的分析

李阳

2011, 37(2): 60-62.

摘要 ( 333 )

PDF (547KB) ( 480 )

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在双组元推进系统中,使用单向阀控制气体介质单向流动.当上游气源接通时,单向阀受到瞬间冲击激励,其阀芯与弹簧构成简单的弹簧质量系统,在阻尼作用下,与非线性阀座或刚性阀座碰撞,会出现复杂的共振现象,导致整个气压系统不稳定.文中建立了单向阀弹簧质量系统的数学模型,并分析了所产生的共振现象,为单向阀设计、试验和使用中控制共振现象提供了一种方法.