空间控制技术与应用

Select 空间站组合体惯性系内角动量管理控制

张军, 马艳红, 何英姿

2010, 36(6): 1-5.

摘要 ( 308 )

PDF (1807KB) ( 440 )

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针对惯性系内重力梯度力矩与气动力矩的常值部分积累引起控制力矩陀螺饱和的问题,在惯性系内建立空间站的动力学模型并进行线性化,利用滤波变量将系统状态方程扩维,采用LQR方法设计系统反馈控制增益矩阵,实现空间站在惯性系内的角动量管理控制.惯性系内重力梯度力矩、气动力矩由轨道角速度整数倍的频率成份构成,可以根据实际情况增加抑制不同频率成份的滤波变量,用于抑制不同频率成份干扰力矩对空间站姿态或控制力矩陀螺角动量的干扰,从而使空间站长期在惯性系内飞行而不需要进行角动量的卸载.仿真验证了控制器的性能.

Select 慢旋非合作目标接近轨迹规划

刘智勇, 何英姿

2010, 36(6): 6-10.

摘要 ( 337 )

PDF (1281KB) ( 433 )

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非合作目标自主在轨服务是在轨服务领域的研究方向,具备避碰能力的接近轨迹规划将在未来的在轨服务任务中扮演重要的角色.给出了一种基于滚动时域的慢旋非合作目标接近轨迹规划方法,利用逻辑变量和连续变量的混合形式来描述避碰约束,从而将轨迹规划问题转化为混合整数规划问题.仿真结果表明,基于滚动时域设计的慢旋非合作目标接近轨迹规划能够使得在轨服务航天器安全地接近终端状态.

Select 帆板驱动时的卫星姿态前馈补偿控制

斯祝华, 刘一武

2010, 36(6): 11-15.

摘要 ( 323 )

PDF (1232KB) ( 446 )

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研究帆板驱动影响下的卫星姿态控制问题.帆板驱动时存在转速波动,从而影响卫星姿态.在已有帆板驱动模型的基础上,分析帆板转速特性,通过对帆板转速的离线拟合和在线估计,结合卫星姿态动力学模型,设计了卫星姿态的一般前馈补偿和自适应前馈补偿控制器.数学仿真结果表明,两种前馈补偿控制均能有效克服由帆板驱动不平稳而造成的对星体干扰,实现卫星姿态高精度控制.

Select 未知参数高阶线性系统基于特征模型的卡尔曼滤波

龚宇莲, 吴宏鑫

2010, 36(6): 16-21.

摘要 ( 424 )

PDF (2214KB) ( 355 )

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针对一类有量测噪声的未知参数高阶线性系统设计了基于特征模型的卡尔曼滤波器,改进了由于传统卡尔曼滤波器在未知系统状态转移阵时应用的难题.在对高阶线性系统的自适应控制中,利用建立系统的特征模型构造状态转移阵,结合卡尔曼滤波的思想对系统输出进行滤波,使系统输出以及控制量的性能得到极大的改善.通过对一个未知参数的高阶线性系统仿真实验验证了此方法的有效性.

Select 航天器姿态指向跟踪的一种自适应滑模控制方法

王冬霞, 石恒, 贾英宏, 周付根

2010, 36(6): 22-26.

摘要 ( 355 )

PDF (1512KB) ( 453 )

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航天器姿态指向跟踪(APT)技术是近年来引起深入研究的关键技术之一,设计一种自适应滑模控制律,通过设计自适应律考虑有界干扰力矩和转动惯量不确定因素的影响,同时使用滑模控制设计方法保证控制算法的鲁棒性,用双曲正切函数代替符号函数来克服滑模控制中存在的抖振问题,实现受控航天器的某个指向(相机或天线)保持对运动目标的跟踪.控制方案采用修正罗德里格斯参数(MRP)描述航天器姿态,用喷气推力器作为航天器的姿态执行机构.仿真结果显示了控制律的有效性.

Select 基于自适应观测器的飞轮故障诊断物理仿真

田科丰, 李明航

2010, 36(6): 27-32.

摘要 ( 365 )

PDF (1864KB) ( 496 )

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研究了反作用飞轮的故障诊断问题.针对反作用飞轮的非线性数学模型,分析了其故障模式,建立了其故障的参数化描述方法,并在此基础上提出了一种基于参数自适应投影的反作用飞轮故障诊断方法.该方法通过构造观测器,利用参数自适应投影算法来更新参数信息,保证观测器的误差收敛到零.最后对飞轮的正常模式和3种故障模式进行了物理仿真实验,结果表明提出的方法有效可行.

Select 空间机器人气浮式物理仿真系统有效性研究

郑永洁, 张笃周, 谌颖

2010, 36(6): 33-38.

摘要 ( 353 )

PDF (2323KB) ( 336 )

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针对典型的空问机器人气浮式物理仿真系统,根据实际系统具有的姿态稳定、相对逼近、空间机器人系统协调运动、抓取和释放等工作模式,从基本动力学原理和两系统中分别实际存在的扰动两个层次上,分析了仿真系统对实际系统模拟的有效性,总结了对仿真结果有效性影响最为严重的干扰因素,分析结果为此类仿真系统的有效性检验提供了一种思路和方法.

Select 一类平流层飞艇质量和惯量特性的计算方法与分析

吴雷, 李勇, 李智斌

2010, 36(6): 39-42.

摘要 ( 292 )

PDF (1149KB) ( 431 )

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针对一类具有双拼椭球体外形的平流层飞艇,根据适当假设,给出该类飞艇质量和惯量特性的解析计算方法.以飞艇上升过程为例,通过仿真计算给出该过程飞艇质量、质心位置和转动惯量的变化曲线,结合理论分析,验证该计算方法的合理性.最后,简要分析了质量和惯量特性变化对飞艇运动稳定性和能控性的影响.

Select 精密谐波齿轮径向刚度测试与分析

曾海波, 吕勇, 黄铁球, 弋青锐, 王凯

2010, 36(6): 43-46.

摘要 ( 263 )

PDF (1041KB) ( 463 )

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针对精密谐波齿轮存在输出轴扭转刚度不足的问题,为确定径向刚度对输出扭转刚度的影响,分析了二者之间的关系,设计了一种利用精密力传感器测力的谐波齿轮径向栽荷加载装置,并结合三坐标测量机构成了精密谐波齿轮径向刚度测试系统.测试结果表明,径向刚度不是输出扭转刚度不足的主要原因.

Select 超声波流量计在航天器推进系统中的应用分析

丁凤林, 魏延明

2010, 36(6): 47-50.

摘要 ( 295 )

PDF (780KB) ( 449 )

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超声波流量计作为一种先进的流量计量仪器已经在工业上得到广泛的应用,其高精度、易安装、不受环境因素影响等特性为航天器在轨推进剂计量带来了新的思路.超声波的反射特性使得该装置也可作为推进剂管路内流体状态的监测及故障诊断的有力工具.简介了超声波流量计的原理及发展,分析了该装置对航天器推进系统的计量及检测的适用性,并针对该项技术在中国航天器推进系统中的应用提出了具体建议.

Select 非合作目标追踪与相对状态保持控制技术研究

苏晏, 李克行, 黎康

2010, 36(6): 51-55.

摘要 ( 315 )

PDF (1617KB) ( 441 )

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基于考虑J2摄动影响的改进Hill方程数学描述,将最优机动问题转化为标准线性规划问题,为在轨服务系统对非合作目标的接近过程进行路径规划,针对卫星跟踪以及悬停的特殊相对运动状态设计控制方法,实现近距离相对轨道的精确控制.最后通过数学仿真验证方案的正确性和有效性.