面向不确定环境的航天器智能自主控制技术

针对智能自主控制系统所涉及的自主感知技术、自主决策技术和控制执行技术的研究现状进行了分析和总结,剖析了目前航天器控制系统在应对不确定环境时面临的困境。结合未来空间任务对航天器能力的需求,提出了一种新型"感知-演化-决策-执行"(OEDA)星上闭环控制框架,探讨了其特点和功能,进一步阐述了OEDA控制框架中所涉及的理论与方法,最后分析了该控制框架实际应用和进一步发展需解决的关键科学问题。     

航天器半物理仿真应用研究

介绍了航天器半物理仿真的特点,总结了航天器控制系统半物理仿真的3种基本表现形式和应用范围。指出在没有特殊说明时,传统意义上的控制系统半物理仿真是指以敏感器/控制器在回路为主要框架的仿真试验,其特点是有复杂昂贵的运动模拟器等仿真专用设备,其关键技术之一是运动模拟器的设计应用技术,具体可分为基于运动学直接物理模型和基于运动学数学模型变换2种方法,并在仿真应用举例中对此作了进一步说明。     

基于自抗扰技术的挠性航天器高精度指向控制

针对存在外部干扰和模型不确定性的挠性航天器,提出了一类新颖的基于自抗扰技术的控制方案,实现无姿态角速度反馈的航天器对目标高精度姿态指向控制。对目标相对姿态指向控制系统进行建模,引入一光滑连续秦函数,构造三阶扩张观测器,观测系统姿态角速度和总扰动,并利用其实现动态补偿线性化及扰动抑制。针对单框架控制力矩陀螺群作为执行机构常存在的奇异,引入零空间空转指令设计了一类奇异避免操纵律。将控制系统方案用于某挠性航天器模型,仿真结果验证了方案的有效性、合理性。     

面向AOCS软件的构件技术研究

为了对航天器姿态轨道控制系统(AOCS)领域进行大规模的软件复用,与国内该领域现有的复用技术不同,介绍了一种基于构件的AOCS控制软件框架技术.首先简要描述了AOCS软件的框架构件模型、AOCS软件总体框架以及框架中各种构件间的通讯方式,接着给出了应用这种复用技术的一个具体实例,最后指出了这种框架构件技术的应用前景.     

载人航天器密封系统漏率设计方法

载人航天器密封舱为航天员提供在轨生活、工作的环境,对密封舱及其环控生保系统、热控制系统、推进控制系统等中各管路的密封性能有严格要求。文章提出了一种漏率设计方法,建立了相应的漏率检测系统,并依据该方法制定了密封舱体和各管路的漏率设计和指标分配的流程。本流程可用作载人航天器舱体密封系统、管路密封系统的漏率设计,对保证载人航天器在轨安全可靠运行有重要参考价值。     

知识资料窗

知识资料窗航天器控制系统航天器控制系统就是控制航天器轨道和姿态的整套设备。航天器控制包括姿态控制和轨道控制。早期的人造地球卫星大多采用自旋稳定和重力梯度稳定的被动姿态控制方法。后来逐步演变到采用既有姿态控制能力又有轨道控制能力的控制系统。姿态控制已由...     

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。     

航天领域研究网络控制系统的必要性分析

给出控制系统的最新发展一网络控制系统的基本概念和典型结构,分析了网络控制系统相对集散控制系统的诸多优点;探讨了航天器底层控制系统采用集散控制系统的现状,并根据现代航天器智能性和自主性的发展要求,指出网络控制系统是未来航天器底层控制系统的发展方向;分析了CAN总线在航天领域的应用,明确了网络控制系统已成功应用到航天领域这一事实;最后通过对网络控制系统及其在航天应用研究现状的分析,得出航天领域迫切需要对网络控制系统的共性问题和航天应用的专有问题进行系统研究的结论.     

受控航天器的通用仿真框架

为满足航天器姿态控制系统仿真的需要 ,利用面向对象建模方法 ,设计了受控航天器的通用仿真框架。在该框架中 ,航天器、姿态表示、控制律、执行机构作为独立的对象建模 ,可以支持不同仿真背景、不同粒度下的仿真要求。利用该框架建立的飞船姿态控制系统仿真模型 ,验证了该框架的有效性     

航天器多学科设计优化技术综述

强调了应用多学科设计优化(MDO)技术进行航天器设计的必要性,分析了航天器MDO设计的内容,通过对各大宇航公司MDO应用的分析,论述了航天器MDO设计现状;在分析MDO框架的功能后,对几种流行的框架作了介绍;最后探讨了航天器MDO应用技术的发展方向。     

基于时间逻辑的航天器控制系统故障诊断的深层知识表示方法

本文介绍了一种关于时间逻辑的知识表示方法，引入了特征量属性及动态框架、事件、衍生事件的概念，给出了与时间有关的事件及包含事件间时间逻辑关系的衍生事件的表示方法，并将它们应用于航天器控制系统实时故障诊断专家系统中。这一研究是对时变系统深层知识表示方法的新探索。     

系统工程内涵、过程及框架探讨

旨在探讨系统工程内涵、过程及框架,初步思考航天器系统工程的建设内容。首先在对数个典型系统工程定义的分析基础上,概括了系统工程内涵及特点;然后分析了系统工程全寿命周期过程及系统研制阶段;最后提出了具有三层次结构的系统工程框架,分析了系统工程组成要素,并初步探讨了航天器系统工程建设思路。     

航天器系统工程技术发展思路

系统工程技术水平是航天器系统研制和创新能力的重要体现。对我国航天器系统工程技术发展问题进行了思考。首先对比分析了国内外航天器系统工程技术发展差距,阐述了国内面临的空间任务形势及系统工程技术发展要求;然后,研究构建了以系统工程过程和活动为核心,并包含任务能力支撑要素、发展基础要素和发展保障要素的航天器系统工程技术体系框架;随后,提出了航天器系统工程技术发展目标,并从专业技术发展、经验继承、活动过程研究、工具方法完善、标准规范开发和发展机制健全等方面梳理了航天器系统工程技术建设内容;此外,还探讨了航天器系统工程技术发展的实施途径。     

嫦娥一号卫星热控系统及其特点

对嫦娥一号卫星热控系统的设计进行了论述，并在此基础上提出了嫦娥一号卫星热控系统的设计特点，可为我国后续深空探测器热控系统的设计提供借鉴。     

航天器热设计中的系统性和鲁棒性

从航天器系统设计最优的角度,讨论了热设计应关注的几个问题:系统最优而非分系统指标最优的热设计原则,合理并充分利用航天器资源的热管理思路,解决航天器研制问题的热设计最小重构手段,适应航天器在轨意外故障的鲁棒性热设计方法。提出了现阶段航天器热设计应适当增加主动热控比例的设计原则;结合卫星应用实例,给出了充分利用电加热这种简单可靠的主动热控手段,来提高热设计鲁棒性,从而提升热设计系统性的方案和流程。     

基于DSPN的航天器系统级可测试性指标确定方法

为确定航天器系统级可测试性设计的指标要求,对一种基于确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Net,DSPN)模型的可测试性指标确定方法进行了研究。通过对航天器系统测试过程的DSPN建模,建立起系统级可测试性设计指标与其约束的联系,并利用求解模型同构的马尔科夫链来确定上述关系,文章同时给出了建模设计实例,进行了指标分析和验证。     

Robust adaptive integrated translation and rotation control of a rigid spacecraft with control saturation and actuator misalignment

This paper handles the integrated translation and rotation tracking control problem of a rigid spacecraft with unknown mass property, actuator misalignment and control saturation. In view of the system natural coupling, the coupled translational and rotational dynamics of the spacecraft is developed, where a thruster configuration with installation misalignment is taken into account. By using anti-windup technique and backstepping philosophy, a robust adaptive integrated control scheme is proposed such that the spacecraft is able to track the command position and attitude signals in the presence of external disturbance, unknown mass property, thruster misalignment and control saturation. Within the Lyapunov framework, the uniformly ultimate boundedness of the system states is guaranteed. In particular, given the nominal case, the asymptotic convergence of the system states can be further ensured by the proposed control scheme. Finally, numerical simulation demonstrates the effect of the designed control strategy.     

载人飞船回收着陆半实物仿真系统关键技术研究

载人飞船回收着陆半实物仿真系统是通过模拟飞船返回压力环境,将回收程控装置硬件实物接入仿真回路的一个半实物仿真试验平台。文章简要介绍了该半实物仿真系统的结构,重点叙述了该半实物仿真系统中特有的负压高精度快速调节压力模拟、多通路指令信号处理、混合式网络、多阶段动力学仿真框架等关键技术。     

基于CAN总线的有效载荷温度测控系统

温度是有效载荷系统设计中的一个重要参数,针对空间粒子探测器阿尔法磁谱仪(AMS),介绍一种基于CAN总线的分布式有效载荷温度测控系统。系统采用数字式温度传感器DS18S20作为温度检测元件,以单总线实现远程数据采集模块的多点温度检测。基于探测器的地面测试系统,实验分析了数字式温度传感器空间应用的可靠性,并从软硬件角度提出了改善系统可靠性和测量精度的方法。