空间控制技术与应用

Select 刚体卫星姿态的有限时间控制

李贵明；刘良栋；

2011, 37(3): 1-8.

摘要 ( 372 )

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针对刚体卫星的姿态控制问题,设计了不存在和存在扰动力矩两种条件下的有限时间状态反馈控制律.对于无扰动力矩情形,基于非线性齐次系统性质,设计了一种便于工程实践性的连续、非奇异的比例微分形式控制算法,保证姿态闭环系统有限时间收敛到零点,而且此算法能直接推广到卫星姿态跟踪问题.对于存在扰动力矩的情形,基于有限时间Lyapunov定理设计的连续、非奇异的控制力矩保证卫星姿态和角速度在有限时间内收敛到原点附近的邻域.当外扰力矩为零时,此控制律使闭环系统状态有限时间收敛到平衡点.数学仿真结果说明了提出的控制算法有效.

Select 变速控制力矩陀螺模式调度型操纵律设计

杨雅萍；吴忠

2011, 37(3): 9-13.

摘要 ( 427 )

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变速控制力矩陀螺(VSCMG)是一种飞轮转速可变的单框架控制力矩陀螺,可工作在控制力矩陀螺(CMG)模式、飞轮(RW)模式以及VSCMG模式.考虑VSCMG的工作特点,设计一种工作模式自主调度的操纵律.当系统远离奇异时,仅以CMG模式工作,产生大的输出力矩.当系统接近奇异时,以VSCMG模式工作,采用RW协助CMG回避奇异.当航天器处于姿态稳定模式需要精细控制力矩时,仅以RW模式工作.该操纵律由模式调度策略、CMG操纵律、RW操纵律3部分组成,把一个3×2N矩阵的求伪逆问题转化为两个3×N矩阵的求伪逆问题,物理意义明显,奇异回避易于实现.对某4-VSCMG系统的仿真结果表明,上述操纵律是可行的.

Select 基于特征模型的高超声速飞行器姿态控制器与自适应滤波算法的设计

王丽娇；

2011, 37(3): 14-20.

摘要 ( 316 )

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提出一种基于特征模型的强跟踪无迹卡尔曼滤波(CSUKF)算法对状态和参数进行联合估计,利用特征模型参数构造时变的二阶状态转移阵,使滤波和辨识模型简化;结合强跟踪滤波(STF)的强跟踪能力和无迹卡尔曼滤波的(UKF)的非线性高逼近性对含测量噪声的高超声速飞行器系统进行参数辨识和滤波,并将其与非线性黄金分割自适应控制律相结合,对高超声速飞行器进行姿态控制.最后,将提出的CSUKF与基于特征模型的无迹卡尔曼滤波(CUKF)和基于特征模型的普通扩展卡尔曼滤波算法(CEKF)进行比较,仿真结果说明CSUKF与非线性黄金分割自适应控制律相结合可以有效改善控制的平稳性,且具有更好的滤波精度和系统输出,从而能更好地处理含测量噪声情况下的高超声速飞行器的辨识与控制问题.

Select 新建正激变换器运行理论

孙定浩；张扬；叶东东；

2011, 37(3): 21-27.

摘要 ( 322 )

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用两种与传统不同的电路模型表征正激变换器.其一用LC串联谐振实现磁复位功能(这一模型中没有磁复位绕组,并确认开关管存在与其并联的电容).其二主要用磁复位绕组实现磁复位功能(这一模型中有磁复位绕组,但也确认开关管存在与其并联的电容).用相平面分析法分析这些模型,得到了正激变换器运行时电路和磁路特征参量的解析表达式.本文的分析和解析结果以及后续对这两种正激变换器的全面分析被称为"新建正激变换器运行理论".

Select 一类隔离驱动电路的“剩余驱动”问题

彭政；孙定浩；

2011, 37(3): 28-34.

摘要 ( 315 )

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讨论直流变换器中将脉宽调制器(PWM)输出与受控MOS管栅极连接的一类开关驱动电路.专注于分析它在PWM电路关闭后对栅极产生的驱动信号,被命名为"剩余驱动".描述这类剩余驱动的电气特性,说明它对变换器造成的危险,提出改进这类驱动电路以消除这些危险的4种方法.

Select 一种高超声速飞行器的再入约束非线性控制方法

张军；王玫

2011, 37(3): 35-40.

摘要 ( 385 )

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在再入过程中高超声速飞行器存在着多约束,包括角度,角速度,力矩约束,提出一种约束非线性控制方法.基于奇异摄动理论设计内外环解耦控制方案,控制系统的外环基于近似连续非线性预测控制和滑模预测实现角度跟踪,满足角速度约束和闭环稳定.强耦合的内环采用动态逆跟踪角速度指令,期望动力学采用PI形式抑制干扰,采用抗饱和技术在线调整控制参数,减少力矩饱和,提高内环的跟踪性能.最后,通过仿真验证了所提算法的有效性.

Select 无位置传感器BLDCM反电势信号相移补偿研究

史梅花；吕昊暾；张激扬；

2011, 37(3): 41-45.

摘要 ( 358 )

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无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)大多采用反电势过零点法检测转子位置,为消除干扰需对反电势过零信号进行滤波,而滤波电路使反电势的过零点产生与速度有关的相移.针对滤波后反电势过零点的相移问题,本文提出电机在低速段和高速段采用不同滤波器的新方法,解决了动态相移对换相过程的影响.最后给出以TMS320LF2407A为控制核心的实验平台,实验结果表明该方法的正确性和有效性.

Select 线性定常系统点位控制时的非线性控制器设计

关轶峰；李铁寿；郭建新；

2011, 37(3): 46-48.

摘要 ( 321 )

PDF (707KB) ( 460 )

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在点位控制中,对于线性定常系统,设计者总是希望输出能够尽快到达目标位置,并在目标位置处尽快稳定下来.然而常规的状态反馈控制器在快速性与稳定性能之间,两者不可兼得.设计了一种非线性控制器,利于上述问题的解决,并给出了稳定性证明.

Select 两种混合型软件单元的测试方法

勾英杰；江云松；

2011, 37(3): 49-52.

摘要 ( 324 )

PDF (1009KB) ( 552 )

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软件测试是保证软件质量和可靠性的重要手段之一,软件单元测试是软件测试中的一个非常重要的阶段.充分的单元测试对发现和排除软件中的缺陷非常有效,并且所花费的成本也小.本文结合航天器嵌入式软件的单元测试具体实践,介绍了白盒技术与黑盒技术相结合的两种混合型的软件单元测试方法,旨在分析如何提高单元测试阶段发现错误的能力而提高单元测试的效率和效果.

Select 一种基于CAHVOR模型的导航相机标定方法

刘淑娟；陈建新；王立；李春艳；

2011, 37(3): 53-57.

摘要 ( 403 )

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在月球车探测任务中,一般通过对相机采集到的图片进行三维重建分析获得路面情况信息,精确标定相机是这些工作的前提.相机标定要求算法简单且能满足高精度要求,CAHVOR相机标定方法经JPL实验验证并成功地应用于火星探测器(MER)任务中,该方法从矢量角度分析相机成像原理.分析该方法的标定原理和参数求解算法,对该方法进行数字仿真,验证算法精度.为了进一步分析标定精度和速度,通过试验对该算法与传统的摄影测量标定方法进行比较,结果显示CAHVOR方法可达到满意的标定精度要求,而且在标定算法速度方面具有快速的优点.

Select 基于VO_x非致冷探测器的红外地球敏感器探讨

刘科；梅志武；涂智军；

2011, 37(3): 58-62.

摘要 ( 346 )

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近年来VOx非致冷红外探测器的研制取得了较快发展,由于在波长14~16μm范围内有较高的响应率,使其应用于红外地球敏感器成为可能.介绍了基于VOx非致冷红外探测器的红外地球敏感器,对主流VOx探测器的MEMS微桥结构和产品性能参数进行比较,并分别讨论了使用面阵器件和线阵器件的红外地球敏感器应用.