空间控制技术与应用

Select 基于PSF相关的星点定位算法

郝云彩, 贾瑞明, 马晓蕾

2015, 41(6): 1. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.001

摘要 ( 358 )

PDF (2983KB) ( 307 )

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为提高非高斯分布星点定位的精度，提出了一种新的PSFC (point spread function correlation)星点定位算法，具有很好的抗噪性能和精度水平，易于工程实现.该算法利用互相关中的定义，通过确定系统所测定的PSF与星像灰度值之间的最大相似度来定位星点位置，PSF的测定是在作互相关计算之前全视场范围内可按照整像素和亚像素两种方式完成的.仿真实验结果表明：在带有噪声的星像图条件下，本文PSF相关法的定位精度最高可达到0.034像素，比质心法的精度提高1个数量级，比曲面拟合法的精度提高约20%.

Select 基于自适应滤波的脉冲星导航方法研究

褚永辉, 李茂登, 黄翔宇, 王大轶

2015, 41(6): 8. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.002

摘要 ( 274 )

PDF (1377KB) ( 271 )

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基于X射线脉冲星的自主导航技术能够为深空探测航天器提供高精度导航信息.脉冲星星表误差对导航性能存在不利影响，特别是方差不确定的星表误差，会引起较大定位误差.建立不确定项的导航模型，提出一种基于方差匹配的自适应滤波方法，通过估计不确定观测模型中的待估参数减小不确定项对观测的影响.通过数学仿真对比了自适应滤波方法和传统扩展卡尔曼滤波方法（EKF），验证了所提方法的有效性.

Select 非合作机动目标交会的相对位置控制

徐李佳, 胡勇

2015, 41(6): 13. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.003

摘要 ( 297 )

PDF (1692KB) ( 319 )

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研究目标航天器存在机动的情况下追踪航天器与目标航天器的交会问题.只利用两航天器之间的相对位置测量信息，考虑目标机动、外部干扰以及状态耦合，提出一种改进的特征压缩方式并建立相应的解耦特征模型，基于该特征模型设计解耦的自适应控制方法实现追踪航天器与机动目标航天器的交会.仿真结果验证了算法的有效性，并表明其优于传统的PD控制方法.

Select 基于混合执行机构的敏捷卫星姿态机动控制

王焕杰, 金磊, 贾英宏

2015, 41(6): 19. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.004

摘要 ( 284 )

PDF (1705KB) ( 247 )

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单框架控制力矩陀螺(SGCMGs，single gimbal control moment gyros)的奇异问题是其在使用过程中面临的主要问题.将构型奇异度量作为路径约束，采用高斯伪谱法进行轨迹优化，得到一组无奇异框架角，并以相应的SGCMGs框架转速作为开环指令进行控制.考虑初始姿态偏差及外干扰不确定因素的影响故引入反作用动量轮(RWs，reaction wheels)，并基于Lyapunov稳定性设计了RWs的控制律进行闭环修正.仿真结果表明，采用混合执行机构能够保证卫星在外干扰等因素影响下，以最优轨迹的SGCMGs无奇异框架转速指令实现对最优轨迹的跟踪.

Select 圆锥扫描地球敏感器前置放大电路稳定性分析

涂智军, 张燚, 梅志武

2015, 41(6): 25. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.005

摘要 ( 301 )

PDF (1845KB) ( 270 )

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圆锥扫描地球敏感器（CES）是航天器的关键测量部件，其前置放大电路具有高增益、低噪声等特点.通过仿真分析得出电缆和器件参数差异显著影响其稳定性，在此基础上介绍电路稳定问题实例，提出采用频率补偿方法解决电路稳定性问题，并针对该方法设计和实施通过了标定测试、热真空试验和EMC试验，证明该方法完全有效.

Select 多刚体卫星转动惯量在轨辨识

许莹, 吕旺, 李云端, 张大伟

2015, 41(6): 31. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.007

摘要 ( 268 )

PDF (1709KB) ( 253 )

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惯量辨识需要精确的动力学特性，针对动力学特性不可忽略太阳电池阵转动这一状况，提出一种惯量辨识方法，用于卫星本体惯量和太阳电池阵惯量的联合辨识.在建立多刚体姿态动力学基础上，针对辨识变量的耦合特性，推导带约束的优化辨识模型，再利用约束最小二乘算法求解.最后通过仿真计算验证了辨识方法的可行性.

Select 旋转盘片式空间相机快门的设计与研制

张鑫, 周惠坤, 李保权, 白超平, 史春艳

2015, 41(6): 37. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.008

摘要 ( 270 )

PDF (1656KB) ( 277 )

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以空间成像观测中应用的快门装置为研究目标，介绍了目前在空间相机中应用的几种快门型式，并分析其优缺点.选取旋转盘片式快门作为研究对象，从曝光方式出发，研究快门控制策略，分析电机选型及控制规则，构建基于DSP控制器的方案，并基于该方案进行了快门曝光时间的测试，最大误差3.0%，最小误差0.1%，测试结果满足任务需求.目前该装置在国内同类快门中具有动态范围宽、曝光误差小、工程化程度高的特点.

Select 基于迭代学习算法的控制力矩陀螺框架扰动抑制策略研究

来林, 周大宁, 武登云

2015, 41(6): 42. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.008

摘要 ( 281 )

PDF (1260KB) ( 283 )

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卫星的快速机动以及高精度姿态控制，越来越依赖高精度的控制力矩陀螺（CMG）力矩输出，这就需要CMG低速框架能够有效抑制扰动力矩，降低转速波动.对由高速转子动不平衡引起的扰动力矩进行了分析和建模.为了抑制该扰动力矩对低速框架转速稳定性的影响，在传统的低速框架PID双环控制系统上嵌入了迭代学习的控制算法.通过仿真实验验证该控制方法能够有效抑制扰振力矩，大幅度的提高CMG的输出力矩精度.

Select 基于BP神经网络的高精度陀螺恒流源补偿方法

王健康, 王雪涛, 严嵘, 陈斌, 王春元

2015, 41(6): 47. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.009

摘要 ( 344 )

PDF (1791KB) ( 307 )

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为了提高陀螺恒流源精度，提出一种基于BP神经网络的陀螺恒流源补偿方法.采用BP神经网络训练恒流源控制指令与恒流源输出之间的非线性映射稳态模型，以实时估计恒流源输出偏差.设计恒流源控制指令补偿判据，当输出偏差超出设定裕度时，按比例对恒流源控制指令值进行实时补偿，使得恒流源输出更接近控制目标值，以实现更优的精度.通过实物在回路仿真验证了上述方案的有效性，并通过与传统对控制指令进行分段线性标定方法相比较，显示了上述方案的恒流控制优势.

Select 压力对离心式喷注器雾化特性影响的试验研究

石召新, 毛晓芳

2015, 41(6): 52. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.010

摘要 ( 371 )

PDF (2221KB) ( 288 )

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针对不同入口压力对喷注器雾化特性的影响的问题，对某一双组元姿控推力器的离心式喷注器进行大气环境下不同入口压力的雾化试验.高速摄影试验对喷注器雾化形成过程进行了拍照与分析，PDA试验对喷注器稳态工作时的雾化特性进行了测量与分析，并对试验结果进行了拟合计算.试验结果表明该喷注器有良好的雾化性能，入口压力的增加使得喷雾场可以更加快速的形成和稳定，雾化锥角变大，雾化质量更好，但是变化趋势随压力增大而减缓；计算得到的关系式可预测该喷注器不同工况下液滴的索太尔平均直径，对喷注器优化设计有一定的指导意义.

Select 一种星载计算机自稳定容错时间同步算法

冯丹, 江耿丰, 刘波, 衣学慧, 刘超伟

2015, 41(6): 58. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.06.011

摘要 ( 369 )

PDF (1279KB) ( 270 )

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提出一种新的时间同步方法，将软同步和硬同步结合，通过单机间的信息交互完成时间同步.单机之间通过初始化同步建立初始同步状态，然后进入同步保持状态.当单机由于临时故障失去同步后，可通过同步搜索算法自恢复与其他单机的同步.本算法可应用于多机热备份体系结构的星载计算机的时间同步中，用于提高系统的自恢复能力.