空间控制技术与应用

Select 空间交会策略回顾及自主快速交会方案研究

解永春, 胡勇

2014, 40(4): 1-8. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.001

摘要 ( 440 )

PDF (2128KB) ( 443 )

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介绍了已实施的几种典型的空间交会策略.通过分析现在的2~3d交会方案以及国外最新发展的4圈快速交会方案，总结了实现快速交会所要解决的主要技术问题.针对中国空间交会技术的发展需求，提出了一种自主快速交会方案.对比现有的4圈快速交会方案，该方案所允许的追踪航天器和目标航天器的初始相位角范围大大增加，但燃料消耗基本保持不变，这对开展实际工程有较好的指导意义.

Select 柔性关节自由漂浮空间机械臂递推自适应控制

徐拴锋, 杨保华, 张笃周

2014, 40(4): 9-13. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.002

摘要 ( 444 )

PDF (1188KB) ( 470 )

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针对柔性关节自由漂浮空间机械臂，在存在动力学参数不确定性的情况下，通过增加相对阻尼项，提出基于无源性的柔性关节自由漂浮空间机械臂的关节空间自适应控制器，然后得到其递推实现.递推自适应算法由两部分组成：一部分实现所需的机械臂控制力矩的递推，另一部分实现航天器参考速度和参考加速度的递推更新.针对六自由度柔性关节自由漂浮空间机械臂进行了仿真，验证了所设计的递推自适应控制算法的性能.

Select 航天器周期时变模态参数闭环在轨辨识的子空间方法

倪智宇, 谭述君, 吴志刚

2014, 40(4): 14-19. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.003

摘要 ( 467 )

PDF (1245KB) ( 508 )

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考虑在轨闭环航天器的参数辨识，利用子空间方法辨识大型闭环航天器的周期时变模态参数和控制器的增益参数.讨论了反馈控制器增益矩阵在状态空间方程中的坐标变换情况.利用该方法对所建立的ETSⅧ卫星模型的模态参数和控制器增益参数进行辨识，通过验证闭环系统的响应值，说明该方法在航天器的模态参数闭环辨识中是有效的.

Select 近距离星间相对姿轨耦合动力学建模与控制

苏晏, 黎康

2014, 40(4): 20-25. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.004

摘要 ( 436 )

PDF (1494KB) ( 607 )

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针对在轨服务过程中近距离星间相对位置以及相对姿态精确控制的问题，考虑相对姿态与相对轨道之间的耦合作用，建立星间相对姿轨耦合动力学模型.提出编队星相对基准星进行接近绕飞的任务需求，给出相对姿态以及相对轨道的期望状态.设计相对姿态轨道联合控制算法对相对姿态和轨道进行联合控制.仿真结果表明，所设计的控制算法能够很好地抑制相对姿态与相对轨道的相互影响作用，最终实现编队星对基准星的精确指向绕飞运动.

Select 航天器空间自主交会故障诊断

刘伟杰, 谌颖

2014, 40(4): 26-30.

摘要 ( 597 )

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研究了空间自主交会中最终逼近段轨道控制的故障诊断问题.采用CW方程描述圆轨道上的目标航天器与追踪航天器的相对运动关系，首先针对CW方程设计了基于开环模型的未知输入鲁棒故障观测器，然后针对空间自主交会的闭环控制问题，设计了基于线性矩阵不等式（LMI）的H∞控制器.在有干扰条件下，进行鲁棒控制和PD控制两种控制器的自主交会对比仿真，仿真结果表明设计的控制器可以完成自主交会任务，但故障诊断器在不同的控制器下诊断的效果并不一样，最后进行了总结并探讨了这一阶段新的研究方向.

Select 类X-20高超声速飞行器反馈线性化控制研究

龚宇莲, 孟斌

2014, 40(4): 31-36. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.006

摘要 ( 435 )

PDF (2059KB) ( 407 )

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通过对类X-20高超声速飞行器的气动系数与高度、马赫数、攻角、侧滑角和舵偏角的关系进行分析，对各项气动系数进行了简化和拟合，并将舵偏增量视作控制输入，在此基础上建立了类X-20飞行器仿射非线性形式的控制模型，证明了它是可以输入输出精确线性化的，从而可以设计反馈线性化控制器.最后在存在大气密度、气动力矩系数和转动惯量不确定性情形下，针对原动力学模型进行闭环仿真研究，原动力学模型考虑地球旋转，气动数据直接从类X-20飞行器的气动数据表插值得到.仿真结果表明，所设计的控制律可以实现控制目标，具有较强鲁棒性.

Select 考虑风场条件的一类平流层飞艇返回过程建模与航迹规划研究

孙帅, 李智斌 , 田科丰

2014, 40(4): 37-41. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.007

摘要 ( 434 )

PDF (1278KB) ( 399 )

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对一类气囊内外压差恒定的平流层软式飞艇，在考虑大气密度、温度变化以及大气风场的基础上，建立了飞艇三维空间运动的动力学模型；并针对能量消耗最少和航行时间最短两个指标函数，利用高斯伪谱法设计了飞艇从平流层返回地面的航迹，并对飞艇飞行高度、速度以及推力等状态变化进行分析研究.

Select 基于高度跟踪的末端能量管理段制导

句美琪, 何英姿

2014, 40(4): 42-46. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.008

摘要 ( 430 )

PDF (1329KB) ( 469 )

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针对一类可重复使用飞行器的末端能量管理段制导问题进行研究.末端能量管理系统通过能量待飞距剖面对飞行器实施制导，并对能量加以控制，引导飞行器到达安全的着陆窗口.采用基于系统线性化和退步设计原理生成纵向的高度控制系数和横向航迹的控制系数，并简化了制导律的设计参数，给出定常的PD控制系数.在完成标称轨迹离线规划的基础上，纵横向综合制导最终使飞行器满足着陆窗口的要求.通过对不同误差条件的仿真分析，显示了该方法对各种偏差摄动条件具有良好的鲁棒性.

Select 推进剂管路接头内腔残液在轨吹除过程研究

王伟臣, 石泳, 张健, 杨胜

2014, 40(4): 47-51. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.008

摘要 ( 437 )

PDF (1893KB) ( 404 )

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为研究推进剂在轨加注后残留在管路接头内腔的情况，使用气液两相非稳态模型计算了吹除过程中管路接头内腔气液两相流场变化情况.吹除初始时刻直管路内流场压力出现小幅震荡，管路接头内腔中存在漩涡状流场将残液卷吸入直管路中，是残液得以吹出的主要机理.结果表明管路接头内腔中的绝大部分液体可以被吹除出去，残液吹除效果良好.

Select 基于时间自动机的操作系统中断管理建模与验证

王若川, 杨孟飞, 乔磊

2014, 40(4): 52-56. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.04.010

摘要 ( 439 )

PDF (1357KB) ( 471 )