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2017年 第43卷 第6期 刊出日期:2017-12-20
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星敏感器姿态测量相对基准偏差在轨标校方法研究
雷拥军
2017, 43(6): 1-7. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.001
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摘要: 对航天器星敏感间姿态测量基准偏差在轨标校及性能评估问题进行研究.建立包含敏感器安装误差与测量误差的星敏感器模型,针对两种不同形式的安装误差模型,推导出相应的观测方程,基于卡尔曼滤波方法设计相对基准偏差估计器,并比较分析两种估计器实际应用特点.然后针对在轨实际应用,给出一种基于敏感器光轴夹角的标校性能评估方法,通过数学仿真验证星敏感器相对基准偏差的标校的有效性,并基于在轨数据的标校应用获取相对基准偏差在轨特性.
学术研究
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基于电推力器进行南北位置保持的一种地球同步轨道注入参数方法
周亮, 韩冬, 崔振江, 马雪
2017, 43(6): 8-12. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.002
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摘要: 电推力器在静止轨道卫星上应用越来越广泛,特别是基于电推力器进行南北位置保持,可以有效节省推进剂.提出改进的GPS星历参数解析算法,在此基础上考虑包含电推力模型在内多摄动项模型进行地面精密轨道计算,采用微分修正法,提出一种地球同步轨道注入参数方法,该方法可应用于星上自主完成基于电推力器的南北位置保持.仿真算例表明使用该方法得到的轨道注入参数,卫星能够在保证姿态确定精度的同时,完成南北位置保持任务.
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共线三星库仑编队动力学与自适应控制研究
施强, 袁长清, 孙云龙, 于海莉
2017, 43(6): 13-19. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.003
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摘要: 针对地球同步轨道处共线三星库仑编队队形保持的自适应控制问题进行研究,建立共线三星库仑编队在地球同步轨道的非线性相对运动动力学模型,研究仅使用库仑力作为控制力,实现共线三星库仑编队径向静态稳定的控制方案,并在库仑力建模中考虑德拜效应的影响.基于建立的非线性化动力学模型,同时考虑到外部扰动力的影响,设计三星共线库仑编队在地球同步轨道的构型保持自适应控制律,并利用Lyapnuov稳定性理论证明系统的闭环稳定性,进行数值仿真.
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基于Lyapunov最优反馈控制的月球中继卫星转移轨道设计
安然, 王敏, 梁新刚
2017, 43(6): 20-24. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.004
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摘要: 随着电推进器及小推力转移变轨的研究逐渐深入,在深空探测领域应用电推力器是必然的发展趋势.文章基于以月球中继卫星的运行轨道地月L2点Halo轨道为目标轨道的轨道转移任务,采用Lyapunov最优反馈控制方法,计算单一轨道根数的局部最优控制率,通过遗传算法调整五个轨道根数的权重,得到时间最优的月球中继卫星小推力轨道转移方案,具有工程应用意义.
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基于自适应的月球着陆器悬停避障方法
胡锦昌, 张洪华, 李毛毛
2017, 43(6): 25-31. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.005
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摘要: 考虑质量和推力不确定性,月球着陆器在悬停避障时将难以快速稳定到设计高度.为解决此问题,提出一种基于自适应的高精度悬停避障方法,其核心是利用位置测量作为观测器的输入,对质量和推力不确定性进行快速估计和补偿.与基于PID的方案相比,该方案具有估计速度更快的优点,能够快速实现高精度的悬停避障控制.最后对所提方法给出仿真验证.
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CMGs驱动空间机械臂的自适应终端滑模控制
夏新会, 冯骁, 贾英宏, 徐世杰
2017, 43(6): 32-39. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.006
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摘要: 针对V构型控制力矩陀螺(CMGs)驱动的空间机械臂的轨迹跟踪控制问题,研究一种自适应非奇异终端滑模(ANTSM)控制方法.利用基于Kane方程的递推组集算法建立了系统的动力学模型.以跟踪误差为变量,构造非奇异滑动面,以保证跟踪误差在滑动面上有限时间收敛.针对系统质量特性参数与关节处干扰力矩的不确定性,设计自适应控制器用以调节控制增益.该控制方法无需不确定性的上界,且闭环系统具有最终一致有界性.仿真结果表明,该控制器可使系统准确跟踪期望轨迹,并对质量特性参数不确定性和关节干扰力矩具有良好的鲁棒性.
技术交流
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脉冲调制在小型姿控推力器中的应用仿真
王谦, 李新洪, 贺广松, 安继萍, 张治彬
2017, 43(6): 40-46. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.007
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摘要: 针对采用推力器进行姿态控制过程中的姿态稳定度和燃料消耗优化问题,对脉冲调宽调频(PWPF)和伪速率脉冲(PSR)调制器进行详细介绍,分别对采用PWPF调制器和PSR调制器的姿控推力器姿态控制进行仿真分析,总结采用上述两种调制器的优缺点.以采用双时间常数的方法降低燃料消耗,加入一阶惯性滤波的方法降低系统噪声影响从而提高姿态控制稳定度,设计一种改进的脉冲调制器.通过仿真表明采用改进的脉冲调制器相比于采用PWPF调制器更节省燃料,且姿态稳定精度相当,相比于PSR调制器,改进的脉冲调制器显著提高了姿态稳定精度.
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正交试验法在空间自由漂浮机械臂控制参数寻优中的应用
张瀚文
2017, 43(6): 47-53. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.008
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摘要: 针对空间自由漂浮机器人自适应控制参数的寻优问题,引入正交试验设计方法.综合考虑了各因素对试验结果的影响,通过较少的试验仿真次数即可快速获得较为理想的控制器参数,因此该方法对复杂系统控制器参数寻优具有较为实用的借鉴意义.实例证明,采用L81(340)正交表能较好地完成两自由度自由漂浮空间机械臂的14个控制参数寻优.
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空间机械臂间隙影响分析
张玉翠, 刘峰, 张晖辉
2017, 43(6): 54-60. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.009
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摘要: 为考察关节间隙和柔度对机械臂动力学行为的影响,分别建立平面二自由度和空间7自由度的机械臂刚柔耦合模型,应用ADAMS 软件采用间隙铰非线性弹簧阻尼模型,考虑臂杆柔度和间隙对动力学性能的影响,对两种机构进行动力学仿真分析.分析结果表明:臂杆柔度对位移影响较小,但角速度、角加速度曲线随柔度增加波动显著增大;由于间隙的存在,关节碰撞导致机械臂运动精度、角速度与角加速度随间隙显著增大.
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基于DSP平台的航天器软件在轨维护实现方法研究*
李振松, 杜建伟, 党纪红
2017, 43(6): 61-66. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.010
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摘要: DSP(数字信号处理器)在空间领域的应用越来越广泛,面对复杂的空间环境和长时间可靠运行的要求,基于DSP处理器平台的航天器软件,其在轨维护能力成为了一个迫切需要解决的问题.设计一种DSP软件的航天器在轨动态维护方案,并提出两种在轨注入指令码的生成方法.该在轨维部方案通过在航天器软件中预埋钩子功能,经遥控指令注入在轨维护指令码,实现在轨运行软件模块的动态替换功能.通过系统测试,证明该方案的可行性,具有良好的工程应用价值.
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一种跟随式大磁矩磁力矩器高反电势抑制技术
范佳堃, 孟海江, 曹剑, 徐勤超, 展毅, 张磊
2017, 43(6): 67-71. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.011
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摘要: 提出一种可以实现大磁矩磁力矩器磁棒电流续流时间自动调节的控制方法,该方法既可以抑制大磁矩磁力矩器高反电势的产生,又无需增加功率器件为磁棒电流提供续流回路,大幅减小控制线路的体积及热设计难度,同时可以满足输出磁矩在小幅值内频繁变换方向的使用要求.
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空间发动机推力室气相流动分布无量纲表达方法
孙恒超, 刘敏, 吕红剑, 王莉娜
2017, 43(6): 72-78. doi:
10.3969/j.issn.1674-1579.2017.06.012
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摘要: 为探究空间发动机推力室气相流动分布简便表达机制,开展推力室气相介质流动相似性分析.构建空间发动机推力室气相介质流动数值模型,并计算典型结构和工况条件下气相介质流动速度和压力;根据量纲分析方法推导推力室气相介质流动相似准则,借助相似准则提出推力室气相介质流动速度和压力的无量纲表达方法;以正交试验方案组织多种结构和工况参数下的推力室气相介质流动数值计算,并以数值计算结果为输入确定了气相介质流动速度和压力的无量纲表达式.
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2017年总目次
2017, 43(6): 79.
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