空间控制技术与应用

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2014, 40(5): 0.

摘要 ( 420 )

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在不依赖任何诊断算法的前提下，对卫星姿态控制系统中传感器和执行器的故障可诊断性进行评价，旨在将提高系统故障诊断能力的工作重点前移到设计阶段.由于反馈控制的存在，导致故障会在整个系统中进行传播，使得单故障源表现出多异常征兆，这给闭环系统的故障诊断带来极大挑战.将故障视作扩展状态，并考虑模型不确定性，得到卫星姿态闭环控制系统的状态空间模型；根据可观测性判据，给出并证明考虑建模不确定性的加性故障和乘性故障可诊断性条件.所得相关结论可为卫星姿态控制系统设计提供理论参考依据.

Select 基于动量轮的航天器全姿态捕获技术

王新民，张俊玲，袁军，柯旗，宗红

2014, 40(5): 14-18. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.003

摘要 ( 620 )

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全姿态捕获是指航天器丢失姿态基准而需恢复正常姿态或者定向新姿态目标时的一种控制过程.以往卫星全姿态捕获控制过程一般采用喷气推进系统或磁力矩器作为执行机构，这些方法需要消耗燃料或捕获时间长.提出了一种基于动量轮的全姿态捕获方法，采用的部件为卫星的常规配置，可以实现对任意目标的定向，该方法克服了以往方法的缺陷，在轨验证结果表明该方法有效、工程可操作性强.

Select 空间非合作目标的逼近控制仿真研究

张鑫，张雅声，姚红

2014, 40(5): 19-24. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.004

摘要 ( 556 )

PDF (2516KB) ( 752 )

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近距离的相对运动逼近过程是空间在轨服务中非常重要的一个阶段.对该过程的动力学与控制过程开展研究，建立服务航天器向目标航天器逼近过程中的相对姿态运动模型和相对位置运动模型，在目标航天器本体坐标系下，采用直线逼近制导律，基于经典的比例微分控制律对逼近过程中的相对运动状态进行跟踪控制.最后，建立Simulink动力学模型并开展仿真分析，仿真结果表明六维相对运动模型的可靠性以及控制方法的有效性.

Select 基于粒子群算法的多脉冲转移轨迹优化

陈全，杨震，罗亚中

2014, 40(5): 25-30. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.005

摘要 ( 547 )

PDF (1252KB) ( 564 )

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通过引入Lambert算法处理终端约束条件，建立基于可行解迭代的多脉冲转移轨迹优化模型，采用粒子群算法优化最省燃料转移轨道，并对分别采用变轨点真近点角和变轨时刻作为设计变量的优化结果进行了对比分析.对相同的两脉冲、三脉冲轨道转移问题，优化结果验证了提出的优化模型和优化算法的正确高效性.仿真表明，使用变轨点真近点角为设计变量时优化效率和结果更好.

Select 基于粒子群算法的多脉冲转移轨迹优化

陈全，杨震，罗亚中

2014, 40(5): 25-30. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.005

摘要 ( 388 )

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通过引入Lambert算法处理终端约束条件，建立基于可行解迭代的多脉冲转移轨迹优化模型，采用粒子群算法优化最省燃料转移轨道，并对分别采用变轨点真近点角和变轨时刻作为设计变量的优化结果进行了对比分析.对相同的两脉冲、三脉冲轨道转移问题，优化结果验证了提出的优化模型和优化算法的正确高效性.仿真表明，使用变轨点真近点角为设计变量时优化效率和结果更好.

Select 考虑地球自转的探月返回反馈线性化跟踪制导律设计

王泽国，孟斌

2014, 40(5): 31-35. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.006

摘要 ( 492 )

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研究考虑地球自转的探月返回跳跃式再入的纵向制导问题.通过对制导动力学进行详细分析，给出了地球自转对制导精度产生影响的原因.在此基础上,针对探月返回跳跃式再入的纵向制导问题,研究了考虑地球自转的反馈线性化跟踪制导律的设计问题.当考虑地球自转时, 制导动力学十分复杂, 如果直接按照非线性系统反馈线性化控制理论进行制导律设计, 所需测量量较多，制导律难以实现. 设计了一种简化的反馈线性化跟踪制导律, 并分析了设计机理. 最后进行了数学仿真,与航天飞机反馈线性化跟踪制导律进行了比较, 所设计的制导律在一定不确定下制导精度更高.

Select 一类月面钻进采样机构的鲁棒控制

郑燕红，邓湘金，姚猛，赵志晖

2014, 40(5): 36-41. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.007

摘要 ( 473 )

PDF (2474KB) ( 427 )

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在月面复杂环境下采样机构模型会发生摄动，并会受到系统扰动影响，采样控制器的鲁棒性对顺利完成采样任务具有重要意义.针对回转与进尺复合式月面自动钻进采样机构建立名义控制模型，分析月面工作过程中的模型摄动、系统扰动下的控制系统模型，利用线性矩阵不等式方法进行状态反馈鲁棒控制律设计.仿真结果表明：在有界模型摄动、有界随机系统扰动情况下，系统具有鲁棒性，并对扰动具有抑制能力.

Select 一种常用两次扫描算法的改进

张春明，解永春，王立

2014, 40(5): 42-47. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.008

摘要 ( 577 )

PDF (2034KB) ( 503 )

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针对交会对接最后逼近段光学成像敏感器图像处理中的快速连通域标记问题，将标记融合和两次扫描相结合，改进了连通域标记中常用的两次扫描算法，并基于标志灯成像的几何约束和统计约束给出了可完成目标粗识别的连通域标记算法.仿真结果表明这两种改进措施都可提高有效连通域标记的效率.改进后的连通域标记算法处理一幅1 024×1 024的图像，其50次重复运行的平均耗时小于98 ms，具备实时应用的能力.

Select 静止轨道卫星东西位置保持控制参数的优化方法

尹泉，高益军

2014, 40(5): 48-51. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.009

摘要 ( 546 )

PDF (571KB) ( 518 )

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为提高静止轨道卫星东西位置保持的轨道控制精度，提出一种优化轨道控制参数和推进剂消耗量估算的方法.这种方法考虑卫星轨道机动期间其姿态控制喷气对卫星轨道的摄动力，据此对位置保持参数中的轨控推力器点火时间进行补偿，并根据所有推力器的喷气时间估算推进剂消耗量，以修正轨控策略，实现更加精准的轨道控制效果.以在轨运行的静止轨道卫星的多次向西位置保持的变轨参数优化过程为实例，验证本方法的有效性和正确性，可应用于后续静止轨道卫星东西位置的实际操作中.

Select 空间交会中多圈Lambert问题的算法改进与实现

卫强，李新洪，王刚

2014, 40(5): 52-56. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.010

摘要 ( 536 )

PDF (1638KB) ( 496 )

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针对目前多圈Lambert问题多种算法的不足之处，如精确性不高和难以编程实现等，利用问题解集的分布特点改进算法，编写可直接调用的Matlab程序，为多圈Lambert转移的拓展提供必要条件.以空间交会两动点间的轨道转移为例，建立二层优化的数学模型，并提出结合智能算法的解题思路.通过应用算例验证了程序的正确性和有效性.

Select 交会对接光学成像敏感器的LD照明系统

龚德铸，赵春晖，张琳，白山，覃波2，马云亮

2014, 40(5): 57-62. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2014.05.011

摘要 ( 585 )

PDF (1554KB) ( 533 )

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以交会对接光学成像敏感器应用为背景，阐述主动式和被动式交会对接光学成像敏感器的区别、照明系统的不同方案，论述LD照明系统的组成和原理，以及LD器件和光纤的选择和特性，解决了交会对接光学成像敏感器大视场远距离均匀照明的难题，克服了空间适应性的困扰，且通过双波长工作模式增强了抗杂光能力.