PCS7-400H冗余控制在KM6水平舱中的应用

为满足载人航天人-舱-服出舱活动试验任务的需要,提高系统的可靠性,KM6载人航天器空间环境模拟设备的水平舱测控系统采用SIMATIC PCS7冗余集散控制系统的方式,对所有关键环节包括控制计算机、CPU、电源、网络、I/O模块等都进行了冗余备份。文章较详细地介绍了PCS7-400H冗余功能在测控系统中的实现及测量原理,并在KM6水平舱中的实际运用中,大大地增加了系统运行的可靠性和稳定性。     

计算机辅助工艺设计（CAPP）系统数据备份模式的研究

航天器工艺数据是航天器总装过程中的重要数据,计算机辅助工艺设计（CAPP）系统是用于工艺数据编写的信息化系统。为了对航天器工艺数据进行可靠的备份,文章研究了适用于CAPP系统的数据备份模式。根据航天器工艺数据特点、CAPP的系统特点和应用情况,使用改进的父子循环策略对航天器工艺数据进行周期性的完全备份,制定了介质覆盖保护周期的计算公式,备份系统的架构采用LAN-Based方式,同时设定了合理的备份时间调度。依照此方案实施的备份作业取得了良好的运行效果。     

一种并网式载人航天器控温回路系统设计

提出了一种单舱辐射器并网和组合体舱间并网相结合的载人航天器控温回路系统,能够实现单舱层次功能备份和舱间层次功能备份。建立了单舱和组合体控温回路系统非稳态仿真分析模型,对正常工作模式和几种不同故障工作模式下各舱回路控温点温度、设备温度、流量分配和航天器热负荷水平进行了分析。结果表明,对于单舱辐射器并网回路,在单条辐射器支路故障情况下,系统总散热能力损失不超过28.5%,单舱外回路完全故障时启动舱间并网回路,故障舱段可维持的热负荷水平占标准工作模式热负荷水平的63.5%,表明双层次并网控温回路系统可将设备温度有效控制在指标要求范围内,并能显著提高载人航天器所能承受的热负荷水平,提高系统的可靠性。     

航天器电源智能判读规则框架构建与应用

规则判读是航天器地面测试与在轨异常检测的重要手段,具有机理清晰、结论明确、易于工程实施的优点。目前,判读规则制定缺乏指导性框架与模板,不利于规则的有效推开。针对该问题,文章基于航天器电源设计机理与判读方法论,从工作模式分析、冗余遥测一致性、遥测参数功能关联、能源趋势分析4个方面出发,设计了航天器电源智能判读规则框架,并在航天器测试与在轨监测中进行了实例化应用。应用结果表明：智能判读规则框架能提升航天器电源系统异常的实时检测能力,可作为国内航天器电源健康状态监测的技术参考。     

航天器二次电源的低温工作特性研究

由于航天器在深空探测中处于低温环境中,其二次电源的低温工作特性尤为重要。文章首先介绍了航天器二次电源的供电结构;再从组成二次电源的关键元器件着手,对功率半导体器件（功率MOS管和功率二极管）、PWM控制芯片的低温特性进行深入探讨;最后对一个25W/5.8V输出的航天器二次电源在-35~80℃温度范围内工作的试验数据展开分析,这些工作可为后续深空探测任务的实施提供技术储备。     

载人航天器大气环境控制系统性能集成分析

考虑到载人航天器大气环境控制系统设计参数和控制参数众多,文章建立了一种载人航天器大气环境控制系统性能集成仿真分析模型,包括舱体模块、航天员模块、舱压控制模块、温湿度控制模块和二氧化碳净化模块。利用该模型对载人航天器常规工作模式下大气环境控制系统性能进行了计算分析,得到了在不同热负荷水平下载人航天器密封舱空气各个参数随在轨时间的变化趋势,结果表明:氧分压控制、二氧化碳净化和人区温湿度控制之间存在着密切的相互影响关系,不可孤立地进行分析。此外,文章还分析确定了非常规工作模式下热负荷水平允许上限,为载人航天器工作模式的确定提供了依据。研究结果有助于载人航天器大气环境控制系统的设计和流程改进。     

基于双机热备的航天发动机控制器设计

为提高控制器乃至发动机系统工作的可靠性,提出了基于双机热备控制器的冗余设计方案,通过对双机热备关键技术的研究,对技术难点进行攻关,提出了具体的解决措施,确保了双机的同步运行和主备机的可靠仲裁,从而构建了一个可靠的控制器系统,实现了双机热备控制器的自主研发技术储备,可以满足工程应用需要。     

一种三模混合冗余总线控制系统设计研究

为了简化三余度容错总线控制系统设计,提高其容错效率,提出了一种自检、互检与表决机制相结合的软硬件协同混合冗余管理机制。该机制采取当班机主控、备机跟随当班机运行的工作方式,构成了间接的三取二表决机制,实现了三机表决、双机热备与单机运行3种工作模式自动切换,可以容忍任何配套设备任何余度模块任意组合的一度故障与典型二度故障,取消了一般三模冗余模块之间的交叉数据通信链路,简化了软硬件设计,提高了系统实时性。试验表明,在不同的故障发生时机条件下,经过0~2个控制周期可以完成系统重构。     

天问一号着陆巡视器进入舱GNC系统设计与实现

为了应对火星EDL过程的短时间、大测控时延、大冲击力学环境以及无高精度地图的特点,进入舱GNC系统开展了一系列高自主、强容错设计.全系统热备份、关键功能异构热备份的设计确保了对产品故障的自主诊断与快速处理;系统工作模式自主转换、关键模式转换多判据备份的策略提高了系统的容错能力;产品供电的自主抗冲击管理、触地开关的自主故...     

交会对接航天器推力分配算法研究

如何将期望控制指令动态地分配到冗余配置的推力器系统成为航天器控制算法设计的关键问题之一.针对推力器冗余配置的航天器控制分配问题进行初步探索性研究,提出了一种基于控制分配技术的推力动态分配新方法.首先建立推力分配问题的数学模型,并运用伪逆与线性规划相结合的二次分步优化方法对问题进行求解,且将其应用于以推力器为执行机构的交会航天器轨道与姿态一体化控制问题研究.最后对算法进行开环仿真验证,并采用微小卫星物理仿真平台(MicroSim平台)的推力器配置方案进行交会对接最后接近段的六自由度闭环数学仿真验证.仿真结果表明:所提算法在燃料消耗上优于传统的轨道与姿态单独控制模式.     

嫦娥四号中继星供配电分系统可靠性设计与验证

针对嫦娥四号中继星的轨道特点、在轨工作模式和任务要求,供配电分系统采用半调节母线拓扑结构和电源调节与配电控制一体化的方案实现了集成化、轻量化设计需求。重点识别了供配电分系统可靠性设计的关键要素,从供电可靠性、能源安全性和在轨能源管理等方面进行分析和设计,并进行了充分的地面专项验证试验。通过在轨多种工况考核和遥测数据分析可知,供配电分系统工作正常,满足设计要求。     

卫星星座地面供配电测试系统研制

卫星地面供配电测试系统是卫星综合测试系统中的重要分系统之一。文章介绍了一套自行开发研制的卫星星座模式下的地面供配电测试系统,该系统主要由地面电源、PLC通用供配电测试设备、工业控制计算机、卫星等效器、DC/DC主备份切换测试设备等构成;其中通用供配电测试设备采用了组态技术,基于PROFIBUS、PLC、STEP 7和WinCC等进行开发,实现了实时显示、控制输出、报警记录、数据归档、冗余备份等功能,可靠性和可扩展性程度高,为设备的模块化、通用化和系列化提供了一个有效的途径,满足了卫星星座综合测试的需要。     

二级摇摆伺服机构供电系统可靠性分析

某型二级摇摆伺服机构要求在地面热试车全过程中由试验台提供稳定可靠的直流电源,原二级摇摆伺服机构供电系统为单一的整流器供电模式,试验过程完全依赖市电进行转换,没有任何其他保障措施,可靠性受到很大影响.为此,提出2种供电方案,通过比较分析系统的可靠性和可能发生的故障,最终选择了整流器和电池组相配合的供电方式.试验测试性能结果表明：这种供电方式完全满足试车任务的需求并具有较高的可靠性.     

导弹发射车带主机发电的方法

根据一般导弹发射车电源供电的形式和集中供电存在的弊端，提出了导弹发射车主机发电的研究课题，即利用导弹发射车自身行驶用的汽车发动机作为原动力，通过能量转换，变成导弹发射车所需的一次电源。介绍了实现主机发电的技术难点，及为解决这些技术难点所采取的技术措施。实际应用表明，主机发电除具有重量轻、体积小外，还保持了原有的操作位置，克服了集中供电的不足。     

一种卫星用浪涌电流抑制电路的设计与分析

为防止容性设备产生的浪涌电流对整星供电系统的危害,提出一种卫星上常用的浪涌电流抑制电路,并对该电路的设计进行详细说明,最后,通过具体案例说明浪涌电流抑制电路的重要性和有效性。     

New one-axis one-sensor magnetic attitude control theoretical and in-flight performance

New one-axis magnetic attitude control is proposed. Only one attitude sensor providing any inertial direction measurements is necessary, magnetometer is not used. The control may be used as a backup capability in case main actuators or some attitude sensors fail. Sun pointing is achievable using only three-axis Sun sensor, so the control may be used to lower the power consumption during battery charging. Asymptotic stability of different equilibria depending on the satellite inertia tensor is summarized. In-flight results from “Chibis-M” microsatellite are provided proving general control performance.     

A technique for estimating the probability of radiation-stimulated failures of integrated microcircuits in low-intensity radiation fields: Application to the Spektr-R spacecraft

In developing radio-electronic devices (RED) of spacecraft operating in the fields of ionizing radiation in space, one of the most important problems is the correct estimation of their radiation tolerance. The “weakest link” in the element base of onboard microelectronic devices under radiation effect is the integrated microcircuits (IMC), especially of large scale (LSI) and very large scale (VLSI) degree of integration. The main characteristic of IMC, which is taken into account when making decisions on using some particular type of IMC in the onboard RED, is the probability of non-failure operation (NFO) at the end of the spacecraft’s lifetime. It should be noted that, until now, the NFO has been calculated only from the reliability characteristics, disregarding the radiation effect. This paper presents the so-called “reliability” approach to determination of radiation tolerance of IMC, which allows one to estimate the probability of non-failure operation of various types of IMC with due account of radiation-stimulated dose failures. The described technique is applied to RED onboard the Spektr-R spacecraft to be launched in 2007.     

嫦娥五号探测器供配电系统设计与验证

结合嫦娥五号探测器主要任务特点,简要介绍了多器供配电系统的功能需求、多器联合供电方案设计,并通过能量平衡仿真分析、多母线融合控制等关键技术,解决了嫦娥五号探测器在复杂空间环境下多任务、多模式的高可靠轻小型化供配电系统设计难题。在轨飞行试验结果表明:供配电系统功能正常、工作可靠、性能优良。提出的嫦娥五号探测器多器组合一体化供配电系统分析与设计方法,满足并确保了月面无人自动采样返回任务可靠实现,可为未来探月工程及其它深空探测领域供配电系统设计提供参考和借鉴。     

一种星载多路输出电源控制环路设计

由于星载多路输出电源工作过程对稳定性要求较高，工程上很难建立准确的环路模型，针对设计难点，提出了基于开关网络平均建模法的BUCK+半桥多路输出变换器闭环控制方案，结合具体电源指标对参数进行了验证，结果满足设计要求，该电源控制环路设计对于卫星二次电源工程应用具有一定的指导意义。     

一种利用剩磁标定的星光/磁测备份自主导航方法

针对空间机动平台GNSS导航系统易受干扰的缺陷,提出一种基于剩磁标定的磁测/星光备份的自主导航方案。当GNSS信号完好时,利用GNSS高精度测量信息和磁强计/星敏带剩磁干扰的联合测量信息不仅可实时估计出机动平台导航参数,同时准确标定出运行环境的剩余磁场强度;当GNSS信号受干扰中断时,在剩磁准确标定的基础上启用磁场/星光备份自主导航方案完成机动平台的导航参数实时估计。由仿真结果可知,当GNSS信号正常时该导航方案具备较高的剩磁标定精度,三轴标定误差为0.026nT,0.293nT,0.107nT;而当GNSS信号受干扰时,备份导航方案三轴位置估计误差为87.3m,172.5m,65.2m,三轴速度估计误差为0.78m/s,0.86m/s, 1.04m/s。 仿真结果表明该方案具备较强的可行性。