空间控制技术与应用

Select 月球车牵引力优化控制

刘建军；陈建新

2011, 37(4): 1-6.

摘要 ( 294 )

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月球车的运动控制是月球车完成探测任务的前提.为了解决月球车在月球表面上的运动控制问题,针对月壤环境以及月球车驱动系统冗余的特点,研究月球车闭环协调牵引控制问题.对非结构化环境且轮地之间存在滑移的6轮摇臂悬架月球车进行运动学建模与分析,建立相应的动力学方程以及准静态平衡方程,并使用零空间优化的思想对月球车的力分配进行优化配置,最后给出仿真结果,验证了算法的有效性.

Select 挠性高稳定度卫星载荷扰动力矩补偿研究

赵江涛；李果

2011, 37(4): 7-12.

摘要 ( 446 )

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有效载荷或星上运动部件相对卫星平台转动引入的扰动力矩严重影响卫星平台的姿态稳定度和指向精度.为满足卫星姿态高稳定度要求,采用正余弦细分驱动原理对帆板驱动机构(SADA)细分,并利用力矩补偿机构补偿有效载荷运动所引入的扰动力矩.此外,针对补偿机构自身存在的摩擦力矩设计补偿控制律,以改善其力矩输出性能.仿真算例表明设计方案有效.

Select 基于多输入多输出特征模型的高超声速飞行器自适应姿态控制

王勇；龚宇莲；王丽娇

2011, 37(4): 13-18.

摘要 ( 430 )

PDF (1051KB) ( 464 )

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针对高超声速飞行器再入过程中强耦合、大扰动和大范围变化的气动参数的问题,基于特征建模的思想,分析动力学方程的耦合特点,采用分散控制的方案,把原非线性动力学方程用一个二阶时变差分方程组形式的特征模型描述,建立了攻角、侧滑角和滚转角三通道特征模型,并给出了黄金分割自适应的姿态控制方法.最后,针对类X-20高超声速飞行器进行数值仿真,仿真结果充分验证了这种自适应控制器的有效性.

Select 基于知识推理的航天器自主故障诊断方法

龚健；杨桦；赵玮；乔磊；

2011, 37(4): 19-23.

摘要 ( 443 )

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面向深空探测这类型号任务,提出一种基于知识推理的航天器自主故障诊断的智能方法,采取直接线性存储的知识库结构、主动监测事实更新并触发推理以及基于散列算法的事实管理三项关键技术,适用于航天器硬件处理能力和存储容量受限的应用环境.采用C语言在基于TSC695处理器的嵌入式系统上实现了该故障诊断方法,实验的结果表明该方法有效.

Select 输入受限卫星姿态的鲁棒非线性镇定与跟踪控制

孙亮；霍伟

2011, 37(4): 24-30.

摘要 ( 555 )

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研究控制输入受限的卫星在存在外部干扰和转动惯量不确定性时的姿态镇定和姿态跟踪控制问题,利用双曲正切函数的性质分别设计了两种有界鲁棒非线性反馈控制律,并用李雅普诺夫方法证明:通过适当选择两种控制律中的参数,可保证闭环系统角速度误差渐近趋于零,且姿态误差收敛到事先给定的原点小邻域内.仿真结果表明利用所设计的控制律可在控制输入受限情况下有效抑制外部干扰和转动惯量不确定性的影响,达到预期控制目标.

Select 基于相关系数AR模型的陀螺随机漂移分析方法

刘成瑞, 徐春, 王治华

2011, 37(4): 31-35.

摘要 ( 377 )

PDF (683KB) ( 430 )

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陀螺漂移序列的均值和方差随时间不断变化,不属于传统的相关函数平稳序列,因此采用传统的平稳序列分析方法对其处理必然导致较大的误差.通过对大量陀螺漂移数据分析发现,大多数陀螺漂移序列的相关系数并不随时间的平移而变化,是时间间隔的单变量函数,因此,它们属于相关系数平稳序列.在此基础上,建立了基于相关系数AR模型的陀螺漂移分析方法.该方法首先对陀螺漂移数据是否属于相关系数平稳序列进行判别,然后采用相关系数AR模型建模并给出模型参数的估计方法,最后可根据得到的相关系数AR模型对陀螺漂移进行估计和补偿.由于相关系数平稳序列能够对陀螺漂移序列的本质特征进行描述,因此较传统方法具有更高的建模精度和补偿精度.

Select 敏捷卫星快速姿态机动方法研究

王淑一, 魏春岭, 刘其睿

2011, 37(4): 36-40.

摘要 ( 362 )

PDF (1728KB) ( 510 )

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针对敏捷卫星的三轴大角度机动控制要求,给出了一种基于轨迹规划的敏捷卫星姿态机动方法.根据目标姿态和当前姿态,按照欧拉轴-角方式,沿特征主轴设计了最小路径的机动轨迹,并采用四个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)组成的"金字塔"构型的控制力矩陀螺群(CMGs)进行了大角度机动控制的数学仿真,验证了方法的可行性.

Select 一种在轨改善偏置动量卫星控制精度的方法

柯旗；王勇；魏春岭；

2011, 37(4): 41-44.

摘要 ( 405 )

PDF (1525KB) ( 467 )

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对多个偏置动量卫星在轨飞行的遥测数据观察后发现,其中一些卫星的X轴和Z轴控制误差较大,且有明显的常值偏差存在.对这一现象进行分析,从偏置动量卫星的控制原理上找到了姿态偏差较大的原因,进而提出修正方法.在轨飞行测试表明:原姿态超差的偏置动量卫星采用本方法后,姿态控制精度得到明显改善,证明了本方法行之有效.

Select 一种非线性不确定系统的鲁棒H_∞滤波方法研究

乔国栋；黎康；曾海波

2011, 37(4): 45-48.

摘要 ( 312 )

PDF (786KB) ( 510 )

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考虑EKF滤波方法的线性化过程对估计误差的影响,提出一种非线性不确定系统的鲁棒H∞滤波方法.基于H∞理论,该算法将滤波模型和观测模型在线性化过程中所产生的误差作为系统的不确定部分,力求此误差对导航精度的影响最小,并且利用李亚普诺夫方法证明了该滤波算法的稳定性.利用所提算法对月球环绕段自主导航系统进行滤波估计,仿真结果证实了算法的有效性.

Select 基于RCMAC网络的动态逆再入制导方法研究

吴浩；杨业

2011, 37(4): 49-53.

摘要 ( 417 )

PDF (1358KB) ( 459 )

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针对升力式再入飞行器的制导问题,首先利用准平衡滑翔原理给出标准的阻力加速度-速度剖面,并对阻力加速度跟踪制导原理进行分析,然后利用自回归小脑模型神经网络(RCMAC)网络良好的非线性逼近能力、泛化能力和自学习能力,采用基于RCMAC网络的动态逆方法实现对阻力加速度的跟踪,并证明闭环系统的稳定性.三自由度仿真结果表明,该制导方式降低了动态逆方法对模型的依赖,增强了制导系统的鲁棒性.

Select 推进剂在轨加注流体传输过程的数值模拟和地面试验研究

李永；胡齐；潘海林；耿永兵；丁凤林

2011, 37(4): 54-57.

摘要 ( 397 )

PDF (2013KB) ( 497 )

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针对排气式在轨加注方法,对航天器在轨加注过程的流体传输行为进行数值模拟和地面试验研究.采用VOF两相流动模型数值模拟板式表面张力贮箱加注过程的流动特性,得到加注过程的流动规律.地面演示试验使用地面模拟加注系统,对排气式加注的全过程进行地面演示验证.数值模拟和地面演示试验结果表明,排气式在轨加注方法是可行的.

Select 深空再入返回飞行仿真及工程应用分析

赵晟；王跃峰

2011, 37(4): 58-62.

摘要 ( 330 )

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深空高速再入对返回技术提出了许多新的挑战.采用传统弹道式返回,将使返回器面临残酷的气动热环境,同时需要解决落点偏差大的问题;采用新的预测制导返回技术需要解决返回过程的航迹规划、制导和姿态控制问题.根据球冠倒锥外形飞行器在大气层内再入飞行时的受力情况建立飞行器的动力学模型,然后对弹道式返回和预测制导返回两种飞行方案进行仿真,最后围绕返回飞行总体特性参数和返回方式的技术要求等进行工程应用分析,为深空返回的工程实践提供指导.