空间控制技术与应用

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2019, 45(5): 0.

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MEMS惯性导航系统中，针对传感器零偏存在随机启动的不确定性误差，以及抗外界干扰能力低的实际问题.本文提出了一种基于模糊自适应Kalman滤波在线修正的方法，与常规Kalman滤波相比，该方法通过制定模糊规则，将残差的理论方差与实测方差迹的比值模糊化处理作为模糊推理的输入，量测方差的修正因子作为输出，实时评估系统的观测噪声，既抑制了滤波的发散又增强了估计修正过程中的稳定性.仿真结果表明：该方法能够准确的估计出系统的随机误差，并且在系统观测噪声的统计特性发生变化时，估计的精度和系统鲁棒性依然优于常规Kalman滤波.

Select 直驱式两指型在轨捕获装置控制器设计

矫日华, 倪风雷, 金明河

2019, 45(5): 8. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.002

摘要 ( 78 )

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针对非合作目标的在轨捕获，本文设计了一种直驱式两指型在轨捕获装置控制器.针对空间单粒子翻转事件影响，采用反熔丝FPGA作为控制器的核心处理单元，实现了多种传感器信息的采集，电机驱动，抱闸控制及与外部的总线通讯，并针对该捕获装置提出了速度控制与力矩控制的复合伺服控制策略，即在合拢和拖动阶段采用速度控制方式，在锁紧阶段采用力矩控制方式.在地面模拟实验平台进行了捕获实验，结果表明该控制器能够实现在捕获过程的运动控制并且保证锁紧力矩达到要求.

Select 强气流扰动下无人直升机自主导航技术发展与展望

曾庆化, 孙克诚, 孙长银, 刘建业, 熊智

2019, 45(5): 14. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.003

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无人直升机在低空、山区、海面飞行时，极易受到危及其飞行安全的强气流干扰，提高强气流扰动下无人直升机的自主导航性能对于其飞行安全具有极其重要的意义.本文对强气流扰动下无人直升机自主导航技术的发展过程、现状和趋势进行总结展望.文章在阐述无人直升机相关概念的基础上，分析了影响无人直升机导航性能的强气流扰动特性和建模方法，说明了强气流扰动对无人直升机及其导航系统的影响情况，基于无人直升机导航系统总结了对强气流扰动进行测量、估计的方法，并根据研究现状展望了未来强气流扰动下无人直升机的自主导航研究发展趋势.对无人直升机自主导航中强气流扰动的有效解决能够有助于提高直升机在复杂环境下的飞行和导航性能，促进我国无人直升机自主导航技术的发展.

Select 基于区间二型模糊终端滑模控制的飞行器姿态控制

马飞越, 韩吉霞, 牛勃, 佃松宜

2019, 45(5): 22. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.004

摘要 ( 98 )

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针对四旋翼飞行器姿态控制问题，提出区间二型模糊控制与非奇异终端滑模控制结合的算法.首先，采用非奇异终端滑模控制方法，根据滑模控制的强鲁棒性及快速响应特性，令四旋翼飞行器系统实现在有限时间内收敛并对外界干扰具有较强抵抗力；同时，采用区间二型模糊控制，将滑模面作为模糊控制的输入，趋近律作为模糊控制的输出，实现对滑模面增益的动态调节，增强对外界随机扰动的适应能力并提高系统收敛速度、削弱抖振.基于Lyapunov函数证明系统的稳定性.仿真结果显示，本文设计的控制器具有更加平稳的输出，同时对四旋翼姿态角度的跟踪更加迅速、精确.

Select 基于静电力平衡的石英挠性加速度计

张心悦, 马官营, 刘吉利, 刘燕锋

2019, 45(5): 29. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.005

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针对航天器自主轨道控制任务对加速度计小量程、高稳定性的应用需求，提出了一种基于静电力平衡的石英挠性加速度计方案.基于整体系统结构分析，建立了表头的结构模型并设计了静电力反馈式的闭环控制系统.通过在控制系统中引入电阻尼补偿环节，避免系统在表头谐振频率处振荡，同时构建基于PID控制的校正网络来提高系统的动态特性.对闭环控制系统进行仿真分析，优化结构参数使其具有较高稳定性.通过实验对加速度计性能指标进行了标定.实验结果表明：研制的静电力平衡式石英挠性加速度计的量程为±0.12 g，零偏稳定性达到1.51 μg.

Select 一种图腾柱式驱动电路参数优化设计方法

刘露咪, 郭超勇, 李晓辉, 吕振华, 吴纾婕

2019, 45(5): 37. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.006

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图腾柱式MOSFET驱动电路被广泛应用于空间机电伺服系统，其电路拓扑中多个参数共同决定着MOSFET开关特性，进而影响着机电产品的伺服性能.针对三相全桥上桥臂PMOS驱动电路设计过程中，电路参数多而导致不易实现最优开关特性的问题，从图腾柱式驱动电路的基本拓扑结构出发，通过理论推导，深入分析了图腾柱式驱动电路中的关键参数对PMOS开通、关断过程的调节规律，提出了一种电路参数优化设计方法，仿真分析与实验结果验证了该方法的有效性，能够为该类驱动电路的设计提供借鉴.

Select 航天器永磁同步电机容错式直接转矩控制

李硕, 朱纪洪, 和阳, 赵文祥, 吉敬华

2019, 45(5): 45. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.007

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电机被广泛应用到航天器的各种关键机构，要求在故障发生时具有带故障运行能力.永磁电机相比于感应电机、磁阻电机具有高功率密度、高可靠性、高效率、低转矩脉动等优点，五相永磁电机相对于传统三相电机，由于相数的增加，电机具有更高的自由度，提升了电机的容错运行性能，具有更高的可靠性，适用于航天器等场合，但存在着绕组开路故障时转矩脉动大和谐波电流含量大的问题.针对此问题本文选用功率密度高且具有更好容错性能的五相永磁同步电机(PMSM)，提出一种改进的容错式直接转矩控制算法，通过对零序电流的抑制来减小开路故障时的转矩脉动和谐波电流.通过MATLAB/Simulink搭建了电机控制系统的仿真模型，验证了所提控制策略的正确性.

Select SLD光源温控模型延迟时间辨识及控制回路设计

李勇, 赵亚飞, 张聪, 张宇飞

2019, 45(5): 51. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.008

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针对光纤陀螺用SLD光源温控模型不准确所带来的温控系统稳定裕度不足、稳态精度差的问题，提出一种基于相角裕度补偿反推延迟环节的模型辩识方法，精确获取了SLD光源温控模型中的延迟时间常数，并据此设计了PID控制器.仿真及实验结果表明，温控系统幅值裕度、相角裕度分别优于10 dB、35°，在-20 ℃~+60 ℃温度范围内可以实现优于0.01 ℃的控温精度，有效提高了系统稳定裕度和稳态精度，满足任务需求.

Select 9基于聚类分析的软件多故障定位技术

李雷, 陈朝晖, 董晓刚, 李轶

2019, 45(5): 55. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.009

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故障定位的思想一般是通过对程序语句及其执行结果的分析，从而定位到存在缺陷的程序语句的位置.目前，软件单故障定位技术研究较多，多故障相关研究较少.本文根据程序语句覆盖执行信息构造程序谱，提出基于聚类分析的软件多故障定位技术方法，在Siemens测试程序集的基础上，和现有的一些基于程序谱的定位方法进行对比，在大部分的情形下，验证了本文提出的基于聚类分析的软件多故障定位技术在软件多故障定位方面的定位效率要优于这些方法，减少测试人员的工作开销.

Select 航天器能源管理技术研究进展

陈洪伟, 张新华, 和阳, 朱纪洪

2019, 45(5): 63. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.010

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航天器的发展对能源系统稳定性、带载能力、功率重量比和运行效率提出了更高的要求，从而能源系统架构设计、太阳能电池控制技术、储能电池组管理技术和能源调度技术等成为亟待进一步研究的关键技术.分析了太阳能电池最大功率点跟踪算法及其实现技术，阐述了能源系统调度策略，探讨了储能电池组充放电控制及均衡技术.通过对航天器能源系统关键技术的对比与总结，明确了能源管理关键技术的发展趋势，对未来空间航天器的电气化发展具有一定的现实意义.

Select 航天器软件典型缺陷模式的自动检测技术

高猛, 滕俊元, 陈睿, 孙民

2019, 45(5): 72. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2019.05.011

摘要 ( 62 )

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通过系统分析和总结航天器软件在轨、在研质量问题，开展软件缺陷模式研究，建立航天器软件缺陷模式集；研究缺陷模式的形式化规约和自动检测技术，开发缺陷模式自动检测工具，提高缺陷自动检出率，从而有效规避航天器软件中的典型多发问题，提高航天器软件研制质量、缩短研制周期.