空间控制技术与应用

Select 遍历理论在航天动力学领域的应用

白雪, 徐明, 姚闯

2018, 44(4): 1-7.

摘要 ( 50 )

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分析空间机器人精细操作动力学，建立空间漂浮基机器人动力学模型和空间接触碰撞模型.根据动力学模型及碰撞模型，建立了基于导纳原理的包含路径规划器、导纳控制器和运动估计器的空间精细操作半物理仿真控制模型.详细介绍用于验证精细操作控制模型的地面半物理仿真平台的构造和性能.在Simulink和UG软件中针对空间机器人抓捕对接环的典型作业过程进行联合仿真，结果表明，碰撞力被稳定控制在给定区间，验证了基于导纳原理的空间精细操作半物理仿真机理的有效性.

Select 径向共线多星库仑编队飞行构型保持研究

孙云龙, 袁长清, 李政广

2018, 44(4): 16-25. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.003

摘要 ( 63 )

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本文研究了多星库仑卫星编队在地球同步轨道处径向轨道动力学与控制问题.首先建立了N颗卫星在同步轨道点处的动力学模型，然后以只在库仑力作用下的四颗卫星编队为例，对共线四星编队模型进行线性化处理.针对其动力学模型设计了LQR控制器.考虑到建模误差，利用误差最大有界范围的二范数设计了改进型的LQR控制律，针对变量引入积分项对扰动误差进行补偿以提高控制精度.数值仿真结果表明，所建立的多星编队动力学模型是正确的，引入积分项的控制减少了编队构型稳定所需时间，且有效维持了编队构型.

Select 基于快速响应的导航星座重构构型设计

赵双, 张雅声, 戴桦宇

2018, 44(4): 26-33. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.004

摘要 ( 69 )

PDF (4459KB) ( 170 )

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针对有卫星失效下的导航星座，提出发射快速响应卫星的方法来对星座的空间构型进行重构，以实现修复和改善星座性能的目的.对快速响应任务中快速响应卫星的发射方式和入轨方式进行分析，建立快速响应卫星响应时间的数学模型；建立基于快速响应的重构构型优化模型，对优化问题中的优化变量、约束条件、目标函数进行分析；以北斗中MEO卫星失效为例，利用NSGAⅡ算法对优化模型进行求解，并采用双层编码的方式对优化参数进行编码得到以星座性能和响应时间为目标函数下的Pareto前沿.从结果可以看出该重构方法能有效提升受损星座的性能，同时Pareto前沿中对应的所有重构策略中，响应时间均小于一天.

Select 掠入射聚焦型脉冲星探测器的能量响应标定

石永强, 席同鑫, 辛优美, 陈建武, 邓楼楼, 吕政欣, 梅志武

2018, 44(4): 34-39. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.005

摘要 ( 59 )

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通过地面及在轨试验对掠入射聚焦型脉冲星探测器(FXPT)能量响应特性进行了标定.掠入射聚焦型脉冲星探测器采用X射线掠入射聚焦探测体制，探测来源于X射线脉冲星发射的X射线光子，精确测定X射线光子的到达时刻和能量.标定结果表明探测器在全设计能段内具有良好的线性响应特性，光子能量测量误差优于0.5%.能量分辨率误差优于10%，能量分辨率可达156 eV@6.4 keV.探测器入轨后对超新星遗迹的能谱观测表明，探测器在轨光子能量标记准确，能量分辨率与地面标定结果一致.地面及在轨标定结果为掠入射聚焦型脉冲星探测器的数据处理和科学分析提供了重要的依据.

Select 一种空间轴承的自适应共振解调故障诊断方法

刘红星, 卿涛, 王虹, 何田, 张韶华

2018, 44(4): 40-45. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.006

摘要 ( 84 )

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针对传统共振解调故障诊断方法中需依赖主观经验和反复调试选取合适带通滤波器参数的问题，以及包络信号频谱中随机成分对分辨故障特征频率的干扰问题，提出一种空间精密轴承的自适应共振解调故障诊断方法.一方面，根据振动信号功率谱计算重心频率和频率标准差，进而以此确定带通滤波器的中心频率和带宽，实现自适应带通滤波；另一方面，通过频谱平均方法弱化包络信号频谱中的随机成分，使得故障特征谱线清晰度加强.模拟故障信号和实测振动信号的诊断结果表明该方法算法简单，效率高，对保持架磨损故障诊断效果良好，验证了其可行性和有效性.

Select 基于SpaceOS2的TCP/IP网络协议栈移植

袁瑞成, 刘波, 乔磊, 刘健培

2018, 44(4): 46-55. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.007

摘要 ( 68 )

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航天器专用网络平台是未来航天器组网协同工作完成更复杂任务的关键技术.在操作系统层面需要对其进行有效地支持，以更好地提供给空间应用程序灵活和可靠的数据通讯服务.将伯克利BSD的TCP/IP网络协议栈的基础协议部分移植到航天器嵌入式操作系统SpaceOS2上，用以替代VxWorks操作系统.叙述协议系统中传输层的设计过程和模块接口的移植过程，并给出在SPARC处理器硬件平台上的性能测试结果.

Select 关于干扰作用下航天器姿态饱和控制的结果

胡锦昌, 张洪华, 王泽国, 陈上上

2018, 44(4): 56-60. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.008

摘要 ( 70 )

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针对在不同干扰作用下姿态系统的饱和控制问题，对闭环系统的收敛性和稳定性进行深入研究.研究表明，对于连续型的饱和PD控制律，为保证四元数和角速度平衡点的收敛性，外界干扰应至少是二阶可积的；对于切换型的饱和PD控制律，则只需要干扰趋于零即可保证闭环系统的全局渐近稳定性.通过仿真验证本文证明结果的正确性.本文的结果对于受干扰作用和输入受限的姿态控制问题具有一定的指导作用.

Select 应用动态流量控制的天地网络数据传输方法

杨佳欣, 禹航

2018, 44(4): 61-65. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.009

摘要 ( 45 )

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针对天地一体化网络数据传输系统，提出了应用动态流量控制的传输方法，由网关根据缓存区状态对终端的传输速率进行实时、动态速率调整，实现网络终端数据可靠传输的同时，提升天地信道的利用率，最后通过Opnet数字仿真平台，模拟了天地网络数据传输实例，对该方法进行了应用验证.

Select 用户星中继终端天线螺旋扫描算法

李荣, 庞洁, 晁宁

2018, 44(4): 66-71. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.010

摘要 ( 44 )

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提出一种恒线速度螺旋扫描捕获算法，推导出了天线X轴、Y轴转动角计算公式,保证了在天线指向存在误差情况下，用户星中继终端天线仍能准确转入自动跟踪.叙述了扫描参数选择，算法可以实现目标角度全覆盖扫描，天线转速稳定，对卫星姿态影响较小，有利于用户星天线迅速捕获跟踪中继星.

Select 一种新型双环控制并联均流稳压电路

苏少侃, 彭勃, 王立伟, 郑炜, 常涛, 陈明阳

2018, 44(4): 72-78. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2018.04.011

摘要 ( 48 )

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航天器多路输出DCDC变换器非主控输出电路常采用线性稳压器进行二次稳压调整，以确保非主控输出电压的稳定度和调整率满足负载使用要求.当变换器非主控输出电路电流大于线性稳压器额定工作电流时，常规下垂法并联均流扩容方式往往导致输出电压稳定度和调整率较差.为了解决该问题，本文在传统下垂法的基础上提出一种新型双环控制并联均流稳压电路，采用电压和电流双环控制方法，在保证了均流度的前提下，提升了变换器非主控输出电压的稳定度以及调整率.