空间系统用于战场战术的重要举措——美国"作战快速响应太空"计划正式出台

1 引言 多年来,除少数卫星系统(如GPS导航卫星)外,军用空间系统主要用于国家安全和军事战略.2007年4月美国国防部(DoD)正式向国会防御委员会提交了关于发展"作战快速响应太空"(ORS)计划的报告,全面阐述了ORS的总体思路和具体实施计划,特别是关于组建ORS办公室的方案.这标志着空间系统投入战场战术应用的序幕正式拉开.     

在波折中前行--美军快速响应空间系统发展分析

近年来,美国快速响应空间系统(ORS)取得了长足发展,先后研制、发射并开展了3颗战术小卫星的在轨演示验证。2011年6月,第一颗快速响应空间系统业务卫星发射升空并已开始业务运行。美国国防部在2011年颁布的《国家安全空间战略》中提出要继续开发ORS能力并使之更加成熟。但在2012年,ORS的发展遭遇波折,美国国防部2013财年军事航天预算申请中提出将关闭2007年成立的快速空间响应办公室。     

美军快速响应空间计划的发展

<正>美国防部2007年正式实施"快速响应空间(ORS)"计划并成立ORS办公室。至2012财年共发射了"战术卫星"-2、3、4和"跳跃起点"等四颗试验卫星和第一颗业务运行卫星ORS-1。但空军从2013财年开始即提出关闭ORS办公室。在国会议员持续反对下,ORS办公室继续维持了3年,期间持续开展ORS-2、ORS-3、ORS-4、ORS-5等研制和试验任务,发射了"战     

美国作战快速响应太空计划中的卫星发展近况

<正>随着空间技术的发展,美军的军事行动越来越依赖于各种卫星。然而,由于其空间系统缺乏必要的灵活性和轨道机动能力,容易受到攻击,而且快速响应能力有限,无法对空间系统进行及时的补充,昂贵的发射成本也在很大程度上制约了向太空发射载荷的质量和数量。为了解决空间系统的快速响应能力,美国提出了作战快速响应太空(ORS)的概念。2000年,在空军提出"大规模生产"小卫星的概念后,犹他州大学空间动力实验室实现了小卫星生产和设计的流水线化,每颗卫星可节省100万美元,并且大大加快了应急发射的响应速度。2003年,美国国防部转型办公室正式提出"战术卫星"(TacSat)的概念,其基本理念是构建低成本且具备快速反应能力的空间平台,卫星的使用范围由军师级扩展到战区各级指挥员。目前,美国海军研究实验室已完成了战术卫星-4有效载荷的所有环境与性能测试。该卫星原计划2009年秋季发射,但因火箭出现技术问题及美国国防部任务优先级的变更,发射时间推迟到2010年8月。     

临近空间飞行器

在ORS发展中,美军首次将临近空间飞行器与战术星、及时响应运载器统一纳入一个军事航天大系统中,提出由战术星、临近空间飞行器和及时响应运载器共同组成"联合作战空间"。超高空长航时无     

美国军事空间系统的作用

众所周知,美国是空间大国,而且是军事空间大国,在整个空间系统中,军用系统占有重要的地位和比例。美国的空间战略是用军事空间活动保护本国和盟国利益,“维护空间自由,以利军用和民用,增强国家安全和人民康乐。”美国军事空间计划包括“加强部队力量”、“空间保障”、“空间控制”和“武力应用”4个方面。“加强部队力量”意思是用空间系统支     

《空间控制技术与应用》征稿简则

<正>《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V).主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文,其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统与部件的仿真技术、信息处理和可靠性技术的研究与应用,以及上述控制技术在其他工程领域中的推广和     

欧洲空间科学委员会发布空间天气一体化研究报告

欧洲空间科学委员会(European Space Science Committee,ESSC)2019年8月在Journal of Space Weather and Space Climate发表关于欧洲空间天气一体化方法的评估报告。报告分析了欧洲当下应对空间天气行动存在的问题,并相应提出了协调和优化整合建议,旨在增强欧洲应对空间天气风险的能力,提升欧洲对全球行动的贡献。ESSC对欧洲应对空间天气行动的现状从六个方面进行了深入分析。(1)在空间天气的科学认知方面,亟需加强对多个空间天气耦合机制的科学理解,改善对日地耦合系统的总体描述。     

《空间控制技术与应用》征稿简则

<正>《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V).主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文.其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统与部件的仿真技术、信息处理和可靠性技术的研究与应用,以及上述控制技术在其他工程领域中的推广和     

《空间控制技术与应用》征稿简则

<正>《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V).主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文,其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统与部件的仿真技术、信息处理和可靠性技术的研究与应用,以及上述控制技术在其他工程领域中的推广和应用.来稿要求1.来稿必须具有创新性、学术性、科学性、规范性和可读性.使用中文撰写.文章要主题突出、逻辑严谨、     

输入受限的漂浮基多柔性空间机器人轨迹跟踪的混合控制及振动主动抑制

空间机器人在实际运作中往往会遇到控制系统输入受限的情况,这将严重影响系统的控制品质。考虑输入受限的情况,对漂浮基多柔性空间机器人系统进行研究。通过对系统进行运动学和动力学分析,构建系统的动力学方程。采用奇异摄动方法,将刚柔耦合系统分为慢变子系统和快变子系统,并为各个子系统设计控制方法。最终提出由改进的鲁棒滑模模糊控制方法、速度差值反馈控制法和线性二次最优控制方法组成的混合控制方法。该控制方法能够主动减小空间机器人完成期望运动所需的力矩,使系统适应输入受限的工作条件;同时能够补偿系统的不确定参数和外部干扰,最终实现系统运动的精确控制和振动的主动抑制。仿真对比实验证明了在输入受限的情况下,所提出的混合控制方法的有效性和强适应性。     

《空间控制技术与应用》征稿简则

《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V)。主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文。其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统与部件的仿真技术、     

太阳X-EUV成像望远镜波长选择装置

太阳X射线-极紫外射线(X-EUV,X rays-Extreme Ultraviolet)成像望远镜是我国专门服务于空间天气预报研究的太阳短波成像监测仪器,望远镜工作在0.4~10 nm的X射线波段和19.5 nm的极紫外谱段,能够提供全日面、高分辨率的成像观测.波长选择装置是该望远镜的一个重要子系统,可以增强望远镜动态响应范围,有助于获取更多的反演日冕等离子体参数,这些参数可用来诊断日冕活动.该装置的运动控制具有低功耗的特点,能够满足空间应用环境的特殊要求.其中,步进电机精位置控制是设计的重点,有2种光电编码矩阵可以用于位置检测,从工程可实现角度优选出其中一种,并且从工程可靠性角度分析了该光电编码矩阵的故障模式,提出了在轨故障处理的预案.      

《空间控制技术与应用》征稿简则

《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V).主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文.其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统     

《空间控制技术与应用》征稿简则

《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V).主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文.其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统     

《空间控制技术与应用》征稿简则

《空间控制技术与应用》(原名《控制工程》)由中国空间技术研究院北京控制工程研究所主办,国内外公开发行(刊号:ISSN1674-1579//CN11-5664/V).主要报道空间控制领域先进水平的科研成果,刊登创新性学术见解的研究论文.其内容涵盖空间飞行器、空间活动、空间试验的控制技术,先进的控制理论和方法及其研究成果在空间飞行器、空间活动、空间试验中的应用,上述控制系统的关键部件的研究、试验与应用,系统     

基于电压空间矢量控制的卫星天线伺服系统

系统采用电压空间矢量控制的永磁同步电机作为伺服驱动电机,永磁无刷直流电机作为动量平衡电机构成卫星天线伺服驱动系统。伺服电机采用电流、速度和位置三环控制,实现了伺服电机的超稳速和超高精度的运行。平衡电机采用电流、速度和加速度三环控制,保证了平衡电机能够快速、精确地跟踪。由于采用电压空间矢量作图法与瞬时零矢量插入法相结合的控制策略,避免了空间矢量控制中的计算过程,实现了速度调节和转矩调节(电流调节)的解耦控制。     

可重复使用空间飞行器的飞行控制

分析了空间飞行器飞行控制系统要解决的问题,空间飞行器的发展过程,各类空间飞行器飞行控制系统设计目的和主要特点,可重复使用的发射飞行器飞控系统的主要设计要求,在设计要求的确定,飞行控制律设计和飞行控制系统设计中要解决的关键技术.      

漂浮基闭链双臂空间机器人抓持系统动力学及载荷力/位置混合控制的模糊变结构控制器设计

讨论了载体位置、姿态均不受控制的漂浮基双臂空间机器人抓物系统的动力学建模和控制问题. 利用拉格朗日方法和牛顿欧拉法分别建立了双臂空间机器人及负载的非线性动力学模型, 结合空间机器人固有的特性及闭合链约束关系, 得到抓持系统合成动力学方程. 以此为基础, 考虑到空间机器人系统结构的复杂性及某些参数的变动性, 根据具有较强鲁棒性的变结构控制理论, 针对该抓持系统惯性空间轨迹跟踪设计了全局滑模控制方案及相应的PI内力控制方案, 从而达到位置、力的混合控制. 为克服滑模控制器抖振的缺点, 附加设计了模糊控制器, 根据系统的输出来动态调节滑模控制器的参数, 从而既可确保系统的快速响应又可降底原有的抖振. 系统数值仿真证明了上述控制方案的有效性与准确性.      

一类空间机械臂的复合自适应控制

对于本体姿态受控而位置不受控的空间机械臂系统,其自适应控制通常是从跟踪误差中获取有关参数信息。但除了跟踪误差外,估计误差中也含有参数信息。该文首先分析了一类空间机械臂系统的动力学特性,建立了系统的估计模型;提出了一种复合自适应控制方法,其参数适应律由估计误差和跟踪误差共同决定;证明了这种自适应方法不仅可维持自适应控制系统的全局稳定,而且还可快速收敛和减少跟踪误差。仿真结果也验证了这一特点。