空间控制技术与应用

Select 脉冲星导航试验卫星科学观测数据分析

帅平, 张新源, 黄良伟, 陈绍龙, 邓楼楼, 陈建武

2017, 43(2): 1-6. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2017.02.001

摘要 ( 188 )

PDF (1116KB) ( 300 )

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脉冲星导航试验卫星是我国发射的一颗专用试验卫星.经过4个多月的在轨观测，该卫星已成功获取了大量观测数据.介绍利用该卫星搭载的掠入射聚焦型X射线探测器在近4个月中对PSR B0531+21获得的观测数据第一批处理结果.本文详细阐述掠入射聚焦型X射线探测器的观测模式，给出脉冲星观测数据的处理方法以及脉冲星参数的拟合过程，利用基于第一手观测数据的脉冲星精化参数验证掠入射聚焦型探测器在轨工作性能，得以回答使用国产X射线探测器是否能够“看得见”脉冲星问题.

Select 基于神经网络的自由漂浮空间机械臂自适应鲁棒控制

王超, 江洁, 林森海, 张文辉, 陈荣昌

2017, 43(2): 7-12. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2017.02.002

摘要 ( 165 )

PDF (843KB) ( 231 )

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针对自由漂浮空间机械臂动力学模型难以精确获得，且无法表达为关于未知参数的线性形式问题，提出基于自适应神经网络的鲁棒控制方法.对于不确定性空间机械臂系统模型中存在的未知不确定部分，利用神经网络的万能逼近特性，设计神经网络控制器来补偿未知模型，避免传统控制中的保守上界估计；采用泰勒线性化技术将神经网络隐含层中的高斯函数线性化，设计包括网络权值、高斯中心及宽度在内的网络全参数自适应学习律，实现在线实时调整，提高控制精度；设计鲁棒自适应控制器来抑制外界扰动，并补偿逼近误差，提高系统鲁棒性；基于Lyapunov理论证明闭环系统的一致最终有界（UUB）.仿真试验表明所提控制方法能够获得较好控制效果，对空间机械臂控制具有一定工程应用价值.

Select 基于高斯伪谱法的空天飞机上升段最优轨迹设计

张佩俊, 刘鲁华, 王建华

2017, 43(2): 13-20. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2017.02.003

摘要 ( 171 )

PDF (1357KB) ( 227 )

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针对复杂多约束条件下空天飞机上升段燃料最优轨迹优化问题，提出一种基于高斯伪谱法的上升段轨迹优化策略.依据发动机的推力特性将上升轨迹合理分段，使原最优控制问题转化为多段最优控制问题后,采用高斯伪谱法进行并行优化计算.数值仿真结果表明采用这种轨迹优化策略能够满足组合动力系统工作模态转换时对飞行状态的约束条件，可以在较短的时间内完成高精度的上升段轨迹优化任务，从而验证了该方法的有效性.

Select 绳系系统轨道机动过程中的面内摆角抑制

薛超, 谈树萍, 刘贺龙

2017, 43(2): 21-27. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2017.02.004

摘要 ( 136 )

PDF (1642KB) ( 167 )

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摘要：针对绳系卫星系统轨道机动过程中面内摆角抑制问题进行控制器设计.仅考虑面内摆角子系统下，针对绳系系统的动力学模型，提出了分层迭代非线性滑模控制方法.证明控制方法设计的控制律使系统所有状态渐近稳定.通过数学仿真验证方法的有效性和优势.

Select 重力梯度测量卫星无拖曳控制技术

邹奎, 苟兴宇, 薛大同

2017, 43(2): 28-35.

摘要 ( 130 )

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无拖曳控制是当前和未来若干空间任务中的一项关键技术．以重力梯度测量卫星为对象，对无拖曳控制回路进行深入剖析，包括对静电引力梯度仪、离子推力器和空间环境的模型与建模方法及无拖曳控制律设计方法的综述．借鉴GOCE卫星(gravity field and steadystate ocean circulation explorer)的成功经验并结合国内离子推力器和静电悬浮加速度计的研制现状，对未来发展我国重力梯度测量卫星无拖曳控制进行难点分析与展望．

Select 基于干扰观测器的挠性卫星姿态滑模变结构控制

王雪冰, 吴忠

2017, 43(2): 36-42.

摘要 ( 107 )

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为抑制各种内外干扰因素对挠性卫星姿态控制性能的影响，设计基于干扰观测器的滑模变结构控制器.该控制器采用干扰观测器对系统中存在的内外干扰进行估计，并对估计值加以前馈补偿.在此基础上，采用滑模变结构控制器对未补偿的干扰进一步抑制，实现卫星姿态与姿态角速度的渐近收敛.与单纯的滑模变结构控制器相比，本文的控制器已根据干扰估计值对干扰进行了前馈补偿，采用较小的切换增益即可抑制剩余干扰，颤振现象减弱.仿真结果表明，本文设计的控制器是可行的.

Select 大气紊流下飞艇动力学建模与姿态控制

王鹤, 李智斌

2017, 43(2): 43-49.

摘要 ( 130 )

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大气紊流是影响高空飞艇水平面内运动的重要原因，紊流扰动对飞艇的安全性能和定点悬停有严重影响，能否克服扰动，直接决定飞艇的载荷能力和续航时间.根据高空大气紊流的特点以及紊流风速对飞艇姿态调整的影响建立风场的传递函数模型，根据风速三角形关系建立扰动下的飞艇水平面内动力学模型，利用内模控制原理设计出内模控制器，将扰动信号反馈到系统的输入端，从而对扰动进行直接控制.仿真结果表明所设计的控制器可以有效抑制大气紊流对飞艇飞行性能的影响.

Select 卫星组网构型设计及接入算法技术研究

阎凯

2017, 43(2): 50-54.

摘要 ( 143 )

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为了弥补单层卫星网络的缺点，综合各单层卫星网络的优点，形成优势互补，为用户提供更好的服务质量，混合卫星网络应运而生.针对不同的卫星接入算法对卫星的服务质量的影响各不相同，重点研究设计更好的混合卫星网络和卫星接入算法.在分析GEO、MEO、LEO和HEO卫星网络各自的特点的基础上，综合其性能的好坏和设计实现的难易程度，设计并提出5 GEO+66 LEO的双层卫星网络及多QoS约束的卫星接入算法.最后通过仿真分析，验证该算法的正确性.

Select 抗差自适应滤波在低轨飞行器INS/CNS/GNSS 组合导航中的应用

秦峰, 宋振华, 吴镇

2017, 43(2): 55-59.

摘要 ( 139 )

PDF (783KB) ( 157 )

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低轨飞行器对导航系统的稳定性要求较高，采用标准卡尔曼滤波的组合导航系统在异常扰动情况下会产生较大误差，严重影响低轨飞行器导航精度.在此前提下提出将抗差自适应滤波用于低轨飞行器导航系统，并基于该滤波器设计INS/CNS/GNSS组合导航.通过仿真实验对比验证抗差自适应滤波的有效性.

Select 星载观测平台的视线测量误差分配

丁文哲, 张占月, 杨虹, 朱冬骏, 陈峰

2017, 43(2): 60-66. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2017.02.010

摘要 ( 112 )

PDF (1117KB) ( 108 )

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面向光学卫星观测平台的视线测量精度需求，研究了一种基于区间分析理论的误差分配方法.基于先进的卫星、转台、相机结构，建立了惯性系下空间相机与目标间的视线矢量测量模型及测量误差模型.根据区间分析理论，给出了误差灵敏度的评价方法.根据星载观测平台的工作空间，得到了各项误差源在三个轴向上的全域最大灵敏度.以全域最大灵敏度为权重系数，建立了星载观测平台视线测量的误差分配模型，通过遗传算法将13项误差源的可行区间松弛致最大.Monte Carlo仿真验证了该误差分配方法的有效性，该方法也同样适用于机载、车载等观测平台的误差分配研究.

Select 在轨服务卫星GNC系统地面测试与在轨支持设计

饶卫东, 刘蕊, 肖帅

2017, 43(2): 67-72.

摘要 ( 142 )

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针对在轨服务卫星GNC系统的任务特性，设计了一套地面测试系统，经过相应模块扩展即可用于在轨服务技术支持.该系统已应用于某型号GNC系统的地面测试和在轨运行，稳定性和可靠性良好.地面测试系统由动力学仿真器、星上产品模拟器、ATS测试系统、三维显示系统组成，该系统充分验证了星上软件算法逻辑和硬件电气接口.增加三维避障、图像显示分析等模块后，测试系统实时性更强，可视化程度更高，能适应卫星在轨服务等复杂工况.

Select 交会对接成像软件的多目标跟踪改进

魏高乐, 高进, 牛和明, 陈朝晖

2017, 43(2): 73-78.

摘要 ( 148 )

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介绍交会对接成像敏感器的工作原理以及由单组条带预判窗口跟踪模式的单一目标敏感器组成的交会对接测量系统.从敏感器嵌入式软件的层面，提出多目标窗口计算、多目标条带预判、多目标匹配计算和多目标测量结果处理等4项改进方法，在硬件系统完全不变的情况下，改善多目标跟踪交会对接敏感器性能.该项改进将单机系统提升为多机热备份系统，提高系统安全性.实现不同目标器之间的自主跟踪切换，优化交会对接流程.此外，变不同敏感器之间切换为敏感器处理对象切换，提升交会对接过程的可靠性.改进后的算法已在我国交会对接各重点型号试验中顺利应用.