空间控制技术与应用

Select 冗余飞轮姿控系统控制分配与重构研究

赵阳, 张大伟, 田浩

2010, 36(1): 1-6.

摘要 ( 349 )

PDF (1145KB) ( 1501 )

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针对具有多冗余执行机构的航天器姿态控制系统,给出了处理冗余的控制分配方案,该方案考虑了幅值和速度约束条件并实现了二次最优.仿真验证了分配环节的有效性,并比较了不同求解算法下的动态分配效果.针对执行机构可能出现的故障,提出了结合故障诊断与隔离系统的执行环节控制重构方法,实现了机构故障下的容错控制,通过卫星姿态跟踪控制仿真,验证了分配和重构环节与控制回路的相容性.

Select 具有非线性输入的挠性充液航天器自适应模糊控制

王佐伟, 郭建新, 董海鹰

2010, 36(1): 7-13.

摘要 ( 332 )

PDF (1830KB) ( 1374 )

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挠性充液航天器的动力学特性十分复杂.由于喷气脉冲存在调制环节,使得控制输入属于强非线性输入,该特点增加了控制系统的分析和设计难度.针对轨道转移期间挠性充液航天器的姿态控制问题,在动力学建模和模型变换的基础上,提出了一种基于直接型自适应模糊逻辑系统和误差补偿的改进控制算法.在控制律的设计中,将自适应模糊系统直接用作系统的主控制律,并引入基于饱和函数的稳定补偿律进一步提高控制性能.利用完整的三通道数学模型进行数学仿真,仿真结果验证了算法的有效性.

Select 脉冲星导航的整周模糊度解算方法研究

黄震, 李明, 帅平

2010, 36(1): 14-19.

摘要 ( 333 )

PDF (769KB) ( 1274 )

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脉冲相位是X射线脉冲星导航方法的基本观测量,在测量的脉冲相位与预报相位比对的过程中存在整周期模糊度问题.借鉴GPS载波相位模糊度的解算方法,提出了单差搜索法、最小二乘搜索法和模糊度函数法3种空间搜索方法用以解算脉冲星导航系统的整周模糊度,并针对地球卫星完全迷失的情况进行了搜索仿真验证.结果表明,这3种方法都能够准确地解算出整周模糊度,均可用于脉冲星导航系统的在轨解算.其中最小二乘搜索法的性能稳定,搜索速度快;模糊度函数法搜索速度慢,但适用于装配单X射线探测器的脉冲星导航系统.

Select 挠性卫星PID受控系统特征频率

李丽琼, 苟兴宇

2010, 36(1): 19-23.

摘要 ( 349 )

PDF (1377KB) ( 1186 )

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提出了挠性卫星受控系统特征频率的概念,并对其进行了分析和研究.着重研究了PID控制器参数与受控系统特征频率的关系.仿真结果表明,非约束模态受控频率随Kp或Kd值的增大而趋于卫星的约束模态频率值;刚体受控频率随Kp和Kd的增大按特定规律变化;而Ki对受控系统特征频率影响微小.最后结合仿真算例研究了受控系统特征频率在在轨辨识中的应用,在传统PID控制系统的反馈通道中引入谐振带通滤波器并以在轨辨识结果设置滤波器参数,有效地提高了控制精度.

Select 转动惯量未知的非合作目标角速度估计方法研究

刘智勇, 何英姿, 刘涛

2010, 36(1): 24-30.

摘要 ( 421 )

PDF (773KB) ( 1500 )

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针对转动惯量未知的非合作目标的姿态角速度估计问题,将解算得到的非合作目标的惯性姿态作为测量信息,估计姿态角速度和姿态动力学参数(即转动惯量比).首先,应用非线性控制系统的几何理论对待估计的状态扩展系统进行能观性分析.然后,利用UKF设计相应的滤波估计算法.仿真结果表明,本文所设计的方法能够精确估计出非合作目标的姿态角速度与转动惯量比.

Select 卫星综合软件的体系结构研究

王磊, 袁利

2010, 36(1): 31-36.

摘要 ( 298 )

PDF (4099KB) ( 1258 )

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分析国内外卫星综合软件的现状和发展趋势,阐述设计软件体系结构的重要性.提出一种卫星综合软件的分层模块化体系结构,对此体系结构进行详细地分析和说明,并对其在软件复用、软件开发和测试方面的应用以及优点进行分析,表明分层模块化软件体系结构是提高卫星软件开发效率的有效途径.

Select 动态情况下星敏感器探测灵敏度研究

李晓, 赵宏, 卢欣

2010, 36(1): 37-42.

摘要 ( 344 )

PDF (1207KB) ( 1286 )

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针对同样曝光时间下星敏感器动态探测灵敏度较静态低的事实,根据像元输出模型和从噪声中检测信号的理论,提出含有有效信号的像元能否被探测到的信噪差比判据,论证了把w-1m像元可探测性作为星像轨迹被提取的条件的合理性,基于此研究了动态探测灵敏度的计算方法,并对一实际星敏感器动态探测灵敏度进行各种参数条件下的计算、比较和分析.

Select 系统噪声对挠性卫星姿态控制稳定性能的影响

谈树萍, 雷拥军, 汤亮

2010, 36(1): 42-45.

摘要 ( 363 )

PDF (727KB) ( 1301 )

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敏感器输出的姿态信息和执行部件输出的力矩会因部件的实际物理特性夹杂着不同水平的噪声.噪声会对系统的姿态精度和稳定度产生一定程度的影响.采用布朗运动的微商描述测量随机噪声和力矩随机噪声,分别对卫星为刚体的情况和具有附件的情况进行分析,从而得出噪声对卫星姿态的影响关系.算例表明,存在随机噪声的情况下,挠性附件会降低卫星的姿态指向精度和稳态性能.

Select 一种空间交会绕飞段的小推力滑移制导方法

刘鲁华, 郑伟, 汤国建

2010, 36(1): 46-50.

摘要 ( 321 )

PDF (14256KB) ( 489 )

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小推力技术在空间交会任务中应用前景巨大,可用于长期绕飞和快速绕飞任务.研究滑移制导方法在空间绕飞中的具体应用,给出任意空间绕飞任务的描述方式,推导任意平面内的圆轨道绕飞和椭圆轨道绕飞公式.考虑实际工程需要,研究基于小推力发动机的滑移制导方法在工程上的实现问题,仿真验证了小推力技术在绕飞任务中的工程可行性.

Select 基于VxWorks的小天体撞击任务的星载GNC软件设计

高艾, 崔平远, 崔祜涛

2010, 36(1): 51-55.

摘要 ( 360 )

PDF (1932KB) ( 1429 )

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针对小天体撞击任务,应用VxWorks嵌入式实时操作系统,设计小天体高速撞击器的星载GNC软件部分.对星载GNC系统结构进行简要描述;在此基础上,综合考虑小天体撞击任务的实时性要求、不同飞行模式的耦合关系、轨道确定的数学运算量以及对不同敏感器数据采集的周期性控制等多方面因素,对小天体撞击任务进行模块化分解,提出各个任务模块间的同步方式与通信手段;在PC-104嵌入式计算机与dSPACE实时仿真平台的联合环境下,对所设计的星载GNC软件进行仿真验证,结果表明,基于VxWorks嵌入式实时操作系统所设计的小天体撞击GNC软件完全可以满足小天体撞击任务的实时性要求,为撞击任务的顺利进行提供有效的保证.

Select 基于混合编程技术的AOCC应用软件快速仿真平台

张银, 索旭华, 郭明姝

2010, 36(1): 56-58.

摘要 ( 368 )

PDF (1095KB) ( 1629 )

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介绍基于混合编程技术的AOCC应用软件的快速仿真平台的整体框架设计以及具体实现.基于该方法构建的快速仿真平台,能够满足软件开发人员对基于8086汇编语言开发的AOCC应用软件开、闭环调试和测试的要求,对提高软件的开发效率和保证软件的质量有积极意义.

Select 基于准滑模控制的空间拦截末制导律设计

王国梁, 郑建华

2010, 36(1): 59-62.

摘要 ( 289 )

PDF (1449KB) ( 1342 )

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滑模控制虽然对外部干扰和内部摄动具有不变性,但由于其自身的抖振原因,限制了其在实际工程中的应用.而准滑模控制克服了滑模控制的抖振问题,并对扰动有较强的鲁棒性,因此有广泛的应用.针对天基拦截的非线性模型,考虑到发动机的实际工作特性,基于准滑模控制思想,设计了一种易于工程实现又可控制精度的制导律,并通过数值仿真,验证了该制导律的有效性,并得到了满意的结果.