空间控制技术与应用

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2019, 45(3): 0.

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Select 基于指令滤波的低频挠性航天器振动控制方法

魏春岭, 袁泉, 张军, 王梦菲

2019, 45(3): 1.

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在经典的BangBang姿态机动指令基础上，通过滤波处理，结合姿态跟踪控制器，使航天器在姿态机动时跟踪设计的机动路径，实现了机动过程中低频挠性模态的振动抑制，并通过物理试验系统进行了验证.由于所采用的滤波器在形式以及参数设计上，均可采用传统的结构滤波器的形式和设计方法，因此使滤波器的设计均有章可循，避免了其它机动路径方法，如加速度指令规划、多项式指令规划等参数设计依据经验与数值仿真进行调试的问题.利用数学仿真设计方法进行了验证，发现采用滤波方法后，机动到位后稳定的时间与模态的振动周期相当，在几秒钟量级，相对传统的BangBang控制，稳定时间缩小80％以上；最后构建物理试验系统，同样验证了方法的有效性和结论的正确性.

Select 基于观测器的超静卫星平台关节任务空间鲁棒控制方法#br#

郝仁剑, 汤亮, 关新

2019, 45(3): 8.

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超静卫星包括星体、载荷和六自由度并联的主动指向超静平台.提出了一种基于干扰观测器设计的主动指向超静平台鲁棒控制方法，利用关节任务空间控制实现无载荷姿态敏感器场景下的高精度指向.首先，设计关节任务空间控制策略，控制器既采用了利于实现的关节空间控制器，又包含了任务空间的模型补偿，同时避免了正解运算.然后，针对非线性耦合和建模不确定性等问题，设计干扰观测器对星体与载荷之间的相对偏差干扰进行估计.在此基础上，基于李雅普诺夫方法设计了鲁棒控制器，保证了在干扰不确定性条件下的稳定性.最终，通过对比仿真分析，验证了提出方法的有效性.

Select 基于磁力矩器的GEO卫星角动量卸载方法

韩冬, 郭建新, 郭廷荣, 高益军

2019, 45(3): 17.

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针对GEO卫星的角动量卸载，提出了利用磁力矩器进行卸载的方法.对静止轨道上地球磁场强度进行了分析，对于中国上空的静止轨道区域，静止轨道的磁场主要在卫星Y方向即南北方向，其次在X方向.对开关式磁力矩器的卸载方案进行了研究，列出了卸载需要满足的方程，对方程的解进行了讨论.最后，提出了磁卸载的四个工作模式并进行了仿真，证明该卸载方法具有良好的适用性.

Select 基于伪谱法的空间绳系组合体最优燃耗离轨研究

李鹏杰, 谈树萍, 钟睿

2019, 45(3): 23.

摘要 ( 45 )

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为了优化空间绳系组合体轨道转移的燃耗，提出一种基于伪谱法求解的包含拖拽、平衡、甩摆三个阶段的绳系组合体最优燃耗离轨方案. 首先将全过程离轨的燃耗作为性能指标，采用简化的绳系组合体动力学模型，利用高斯伪谱法求解出拖拽阶段系统状态最优轨迹；其次考虑较复杂的绳系组合体动力学模型，使用模型预测控制方法跟踪拖拽阶段系统状态最优轨迹. 仿真结果表明该方法能实现主动星安全、高效，并以最低燃耗地将目标星转移到目标轨道.

Select 挠性卫星姿态的有限时间终端滑模稳定控制

常雅杰, 赵晨, 段传辉

2019, 45(3): 31.

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针对挠性航天器的姿态稳定控制问题，提出了一种基于双幂次趋近律的终端滑模有限时间控制方法，该方法考虑了卫星运行过程中受到的环境干扰和刚柔耦合问题.首先，采用非线性干扰观测器和超螺旋观测器分别估计了外干扰力矩和星上传感器无法敏感的角加速度信息.其次，采用双幂次趋近律，设计了一种终端滑模控制器，并基于Lyapunov方法证明了系统的全局稳定性.仿真结果表明，所提方法在有效抑制挠性附件结构振动响应的同时，快速、高效的实现了卫星姿态的有限时间稳定控制.

Select 基于终端滑模和神经网络的多目标姿态跟踪鲁棒控制#br#

袁长清, 李政广, 于海莉, 左晨熠

2019, 45(3): 39.

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研究了航天器编队飞行多目标姿态跟踪的鲁棒控制问题.主航天器由中心刚体和一个快速机动天线组成，星载相机跟踪某一特定目标，同时天线与从航天器保持通信.在考虑模型不确定性和外部干扰情况下，基于非奇异终端滑模技术和RBF神经网络，设计了多目标姿态跟踪鲁棒控制器.鲁棒控制器由RBF神经网络和一个自适应控制器组成.自适应控制器用于抵消神经网络的逼近误差和实现期望的控制性能.RBF神经网络用于逼近模型不确定部分与外部干扰力矩，并且根据非奇异终端滑模的有限时间收敛属性，提出了一种RBF网络的在线学习算法，提高了RBF网络的逼近效率.应用Lyapunov稳定性理论，证明了闭环系统稳定性.数值仿真结果表明所设计的控制器对外部干扰与模型不确定具有良好的鲁棒性.

Select 机械臂的区间二型模糊超螺旋滑模控制

张双, 赵涛, 佃松宜, 胡怡, 江浩

2019, 45(3): 44.

摘要 ( 65 )

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针对不确定性条件下机械臂的轨迹跟踪问题，提出一种基于区间二型模糊逼近扰动的超螺旋滑模控制方法.首先将机械臂的建模误差、摩擦项、外部扰动等均视为广义扰动，然后利用自适应区间二型模糊逼近广义扰动.接着通过一个嵌套自适应律来设计基于超螺旋算法的趋近律，进而提出超螺旋滑模控制器.通过Lyapunov稳定性理论验证了趋近律的稳定性，基于此证明了系统的稳定性，并导出了区间二型模糊自适应律.仿真实验表明，区间二型模糊具有更好的逼近效果，超螺旋滑模控制能够抑制系统的扰动，本文所提算法具有响应快速和鲁棒性强的优点.

Select 基于近端策略优化算法的四足机器人步态控制研究

张浩昱, 熊凯

2019, 45(3): 53. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.03.008

摘要 ( 71 )

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足式机器人步态控制是机器人研究领域的难点问题，应用强化学习让机器人自主学习策略提供了一种很好的解决思路.基于ROS机器人操作系统搭建了四足机器人仿真平台，将近端策略优化算法用于四足机器人步态控制，并与其他深度强化学习算法进行了对比分析.仿真实验结果表明，近端策略优化算法在实际应用中具有更好的训练效果.

Select 基于多重UKF的粗太阳敏感器标定算法研究

张银, 韩冬, 胡迪

2019, 45(3): 59. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.03.009

摘要 ( 65 )

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针对粗太阳敏感器存在的非余弦特性以及易受空间环境杂光干扰的影响，为了提高粗太阳敏感器的定姿精度，需对其电池片进行标定.通过设计多重UKF(Unscented Kalman Filter)滤波器实现对粗太阳敏感器的定姿标定，将其划分为两类，第一类为标定陀螺漂移，第二类借助陀螺漂移标定结果，进而设计电池片滤波器来精确修正粗太阳敏感器的电池片系数，完成对整个粗太敏电池片的输出数据修正.仿真结果表明，采用多重UKF滤波器算法可有效实现对陀螺和粗太阳敏感器的标定，提高了卫星的姿态确定精度，达到了设计要求.

Select 多孔聚酰亚胺含油轴承保持架的磨损机理研究

阮洪伟, 张韶华, 王廷梅, 王超, 王齐华, 卿涛

2019, 45(3): 64. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.03.010

摘要 ( 89 )

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在实际运转过程中，空间含油轴承保持架在兜孔、引导面上均表现出不同程度的磨损发黑现象，认清其磨损机理对于指导含油材料设计、提升空间轴承性能至关重要.采用冷压热烧结的方法制备了多孔聚酰亚胺(PPI)材料，通过打磨处理改变PPI表面形态，继而研究了表面形态对其摩擦磨损及摩擦界面输供油性能的影响，并在此基础上提出了含油材料的磨损模型.结果表明，PPI材料的磨损发黑源于孔隙边缘的微区承载，在高压载荷作用下孔隙边缘会发生剪切变形、断裂，产生的摩擦热会诱发聚酰亚胺材料或润滑油的分解和碳化.含油保持架的磨损会对轴承持续运转产生影响，孔隙边缘发生的剪切变形以及产生的磨屑会封堵保持架表面孔隙，破坏摩擦界面输供油路径，导致摩擦系数的波动和磨损的持续变大，对轴承的运转稳定性和摩擦噪音产生潜在的负面影响.

Select 一种高速SpaceWire系统设计与验证

姜宏, 刘淑芬, 陈龙

2019, 45(3): 71. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.03.011

摘要 ( 60 )

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标准SpaceWire总线技术虽然在航天器上应用广泛，但是存在传输速率低的弱点.针对这一不足，首先提出了一种高速SpaceWire系统架构.在此基础上开展了吉比特级SpaceWire终端节点和路由器的FPGA设计，解决了终端节点的物理接口、片上总线、DMA，以及路由节点目的端口仲裁模块和组寻址路由模块设计中的关键问题.在测试验证部分，开展了数据传输测试、误码率测试和数据传输率测试，测试结果表明高速SpaceWire系统已具备路由和终端节点的主要功能、指标较先进，具有良好的航天应用前景.