SGCMG系统运动奇异机理及研究进展

介绍了单框架控制力矩陀螺（ＳＧＣＭＧ）系统的运动奇异机理,并对当前运动奇异的研究概况进行了综述;通过分析可以知道,对于ＳＧＣＭＧ系统奇异机理的认识,现在还处于一个较浅的层次上,还远达不到ＳＧＣＭＧ系统非奇异操纵的需要;同时指出,ＳＧＣＭＧ系统奇点的分布及可回避性判别将是未来ＳＧＣＭＧ系统运动奇异机理研究的主要方向。     

单框架控制力矩陀螺构型分析与奇异可视化

在单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统构型的分析和评价指标中,构型效益和可控效益分别反映了构型角动量包络和奇点在空间中的分布,可在一定程度上反映构型的性能。然而,构型效益不够直观,而可控效益中包含了角动量包络大小的影响。为此,将构型效益归一化,并从可控效益中去除角动量包络的影响,定义了两个新的构型指标--角动量利用率和非奇异率,对构型进行分析和评价。在此基础上,为了直观反映不同构型对奇点分布的影响,引入奇异可视化方法对不同构型下的奇异角动量曲面分布情况进行了对比分析。分析结果表明,SGCMG个数和构型的对称性是影响构型指标和奇异角动量曲面分布的主要因素。     

日本将实施4星气候监测计划

日本宇宙开发事业团（ＮＡＳＤＡ）预计将在２０００年４月开始实施一项包括４颗卫星的全球气候监视计划。ＮＡＳＤＡ目前已申请了大约１．２亿日元（合１００万美元），用于对２颗拟于２００５年发射的全球变化观测卫星（ＧＣＯＭ——ＧｌｏｂａｌＣｈａｎｇｅＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎＭｉｓｓｉｏｎ）进行研究。这笔研究经费尚待日本空间活动委员会的批准。第一颗卫星称为ＧＣＯＭ－Ａ１，其重点任务是大气监测。第二颗卫星是ＧＣＯＭ－Ｂ１，将携带５种遥感器，其重点任务是地球观测。它们的２颗后继星ＧＣＯＭ－Ａ２、Ｂ２，将于２０１０…     

网格编码8PSK系统中最佳码的研究

网格编调制（ＴＣＭ）是一种先进的纠错编码方案。用网格编码８ＰＳＫ系统代替目前广泛使用的ＱＰＳＫ系统,可在不扩展占用带宽的前提下获得可观的编码增益。文章主要研究了在加性白高斯噪声（ＡＷＧＮ）干扰环境下,网格编码８ＰＳＫ系统中最佳码的设计问题。首先对Ｇ．Ｕｎｇｅｒｂｏｅｃｋ和Ｓ．Ｓ．Ｐｉｅｔｒｏｂｏｎ的结果进行了验证,在此基础上修正了“最佳码”的搜索规则,在２维和６维时,分别发现了一些距离参数更优的码。所得结果对ＴＣＭ系统的设计提供了更多的直接依据。     

双框架控制力矩陀螺奇异性分析

针对双框架控制力矩陀螺群的奇异性问题,定义了框架坐标系;提出了显隐奇点的ε-δ定义,并对奇点进行了3种分类;将陀螺群的角动量在奇点进行了泰勒展开,并定义了空转的判定条件;分析了陀螺群陷入奇异与各角动量相互平行的关系;针对定常转速且角动量大小相等的不限定框架构型的陀螺群的奇点问题,给出了内奇点必是隐奇点的严格证明.通过三正交构型20°纬度圈的最小显奇点的实例验证了内奇点必是隐奇点的论点.      

计算机生成兵力

介绍分布交互仿真（ＤＩＳ）环境中计算机生成兵力（ＣＧＦ）的概念,分析ＣＧＦ系统的原理、结构、特点和主要研究内容。介绍现有的ＣＧＦ系统,分析ＣＧＦ系统与人工智能以及ＣＧＦ实体与ＤＩＳ的３种仿真类型之间的关系。     

飞行控制系统余度方案设计的决策支持系统

本系统是示范工程ＦＣＳ－ＣＩＭＳ（飞行控制系统－计算机集成制造系统）技术可行性论证系统的一个子系统,它是基于数据库,辅助决策者针对数字式飞行控制系统硬件相似余度方案设计的决策支持系统。它建立了以分层型结构为基础的决策支持系统的总体框架;应用余度技术领域专家的知识,建立了余度模型库;系统考虑了可维修性指标与可用度指标;提出了以综合考虑系统重量、体积、成本与技术风险度等指标的多目标专家评估法为基础的决     

单框架控制力矩陀螺复合操纵律设计

为改善单框架控制力矩陀螺(SGCMG)动态操纵律的奇异回避和逃逸性能,文章设计了一种基于前馈和反馈的复合操纵律.当SGCMG系统远离奇异时,不引入前馈,仅采用基于反馈的动态操纵律;当SGCMG系统接近或陷入奇异时,在动态操纵律的基础上,引入前馈信息,辅助SGCMG系统回避或逃逸奇异.复合操纵律不但可以保留动态操纵律的优点,不需计算Jacobi矩阵的伪逆,计算简单,易于实现,而且可以逃逸椭圆型内部奇点.对某SGCMG系统的仿真结果表明,复合操纵律是可行的.     

卫星间光通信开发动向

从轨道上向地面自由地发送、接收宽频带图像信号的光通信系统已十分引人注目。而卫星间光通信（ＯＩＳＬ）将是人类在大气层外或在卫星轨道上支持多种活动的基础。美国、欧洲、日本都在长期进行ＯＩＳＬ技术的开发，现将研究状况及未来动向概述如下：１．美国以航宇局（ＮＡＳＡ）、马萨诸塞工业大学（ＭＩＴ）等为中心进行ＯＩＳＬ的研究。喷气推进实验室（ＪＰＬ）主要目标是从事深空通信应用方面的研究。①ＮＡＳＡＮＡＳＡ的哥达德空间飞行中心（ＧＳＦＣ）正进行有关强度调制／直接检波（ＩＭ／ＤＤ）方式为主体的ＯＩＳＬ研究。按照传…     

未来合适的连接方式—需分多址

在需分多址（ＤＡＭＡ）卫星网络中，卫星信道对网中各站透明。任一站发出请求后，就能获得一对可用信道，建立通路。通话结束后，交回信道，以供其它请求使用。ＤＡＭＡ不像ＳＣＰＣ或ＭＣＰＣ中的预分配方式那样指定站与站之间的通信信道，因而网络完成传输所需信道总数大为减少。卫星带宽、设备等方面的要求也有所放宽，成本随之下降。ＤＡＭＡ系统由模拟ＳＣＰＣ系统衍生而来，ＳＣＰＣ系统常用于星站间的电话通信，当用于全球通信时，由于其贵得出奇的花费变得不切实际。ＤＡＭＡ系统与之相比则有经济、可靠、便于快速部署等优点。而且…     

200Nms单框架控制力矩陀螺研制

介绍天宫一号目标飞行器采用的单框架控制力矩陀螺的总体结构、技术指标和验证试验.该单框架控制力矩陀螺的角动量为200Nms,最大可输出力矩为20Nm,响应带宽为2Hz,其中2个控制力矩陀螺高速转子已经进行了25000h的寿命试验.天宫一号目标飞行器姿态控制系统共采用了6个单框架控制力矩陀螺来输出姿态控制力矩,当1个或2个控制力矩陀螺失效时姿态控制系统仍能正常工作.     

考虑框架伺服特性时SGCMG系统操纵律设计

在单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统操纵律的设计中,通常假定框架伺服系统具有理想的伺服跟踪性能.然而,框架伺服系统有限的带宽和实际存在的各种扰动力矩都会使其跟踪性能下降.为抑制SGCMG框架伺服特性对操纵性能的影响,设计了一种新型操纵律.该操纵律综合考虑了SGCMG系统运动学和动力学特性,可以根据航天器姿态控制给出的角动量(或力矩)指令,直接计算出每个SGCMG框架驱动系统所需的控制力矩.由于操纵律没有算法奇异,在SGCMG系统不出现运动奇异的情况下,可使操纵误差指数收敛至零.同时,操纵律形式简单,易于实现.应用在航天器上的某4-SGCMG系统的仿真结果表明,上述操纵律是可行的.      

单框架控制力矩陀螺系统的运动奇异及回避

为满足航天器姿态三轴控制的要求,通常在姿态控制系统中采用3个或以上的单框架控制力矩陀螺(SGCMG).当多个SGCMG协调工作时,系统会出现奇异现象.在研究SGCMG系统的运动奇异机理及零运动的基础上,提出了一种判别奇异状态可回避性的新方法.该方法把对奇异状态可回避性的判别转化为对一组非线性常微分方程的定性研究.以某4-SGCMG系统为例,验证了上述方法的可行性.      

2-SGCMGs与磁力矩器的对地姿态混合控制方法

针对故障后仅剩两单框架控制力矩陀螺（SGCMG）可工作的对地定向三轴稳定卫星姿态控制问题进行了研究,提出了2-SGCMGs系统与磁力矩组合的混合控制策略及方法,以克服两SGCMG欠驱动控制的鲁棒性问题。首先,给出2-SGCMGs零动量方式的标称框架角构型选择计算过程。然后,结合标称框架角构型,构造了一种不同于沿传统体轴的新型控制标架,将三维控制力矩指令空间分解为由SGCMG与磁力矩器分别控制执行的两正交子空间,实现对力矩输出特性差异较大的该两类执行机构的控制解耦,进而对不同子空间控制指令给出2-SGCMGs系统框架角速度指令及含磁卸载在内的磁力矩器磁矩指令的求解算法。最后,针对存在外界扰动的卫星对象,由数学仿真验证了所提出策略及方法的有效性,实现了姿态误差小于0.05°且稳定度优于0.0005°/s的控制性能,可满足一般高分辨率对地遥感卫星控制需求。     

基于角动量空间的SGCMGs姿态控制策略

针对单框架控制力矩陀螺（SGCMGs）的奇异问题,旨在建立一种基于角动量空间而非力矩空间的SGCMGs姿态控制策略,从根源上解决SGCMGs的操纵奇异,且不失其敏捷特性.由于此控制方案的动量管理环节需要另外一套动量交换机构参与,故引入反作用飞轮（RWs）组成混合执行机构,同时RWs可在机动末端用于高精度姿态稳定.针对双平行SGCMGs,采用特征轴时间最优路径进行角速度规划,并基于角动量空间设计控制策略.同时,针对一个陀螺失效的情况设计了相似的角动量控制算法.仿真结果表明,采用角动量控制律不涉及奇异问题,且敏捷性与稳定性良好.     

200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验

控制力矩陀螺是一种用于大型航天器的大功率惯性执行机构,其热特性不仅是影响其自身工作性能的基本因素,也是整星热控设计需要考虑的重要因素。介绍了一种200Nms单框架控制力矩陀螺的热平衡试验及其试验结果。试验样机被设置了161个内、外测温点。在多种热真空条件下,样机运行至热稳定状态后,161个测温点的温度测量数据以及样机的工作性能数据被记录下来。由试验结果获得了样机运行在不同环境温度条件下的自身温度分布情况,测试数据表明样机性能未随环境温度条件的改变而表现出明显的变化。     

大型控制力矩陀螺动力学精细建模与仿真

控制力矩陀螺（CMG,control moment gyro）系统存在多种误差与扰动,影响航天器的姿态控制精度.分析了大型单框架控制力矩陀螺（SGCMG,single gimbal control moment gyro）各主要组成部分的特性、误差及扰动,包括转子动静不平衡、转子轴的安装误差、轴承摩擦、转子电机特性、框架电机特性和谐波减速器特性.通过建立大型SGCMG的动力学精细模型并进行数学仿真,得到了大型SGCMG主要误差与扰动对其输出力矩的影响：在框架伺服系统加装谐波齿轮减速机构可以明显提高SGCMG输出力矩精度,同时也给框架带来高频谐振;转子动不平衡造成的扰动力矩是导致SGCMG在其力矩输出轴和框架轴方向产生输出力矩偏差的主要原因.     

基于奇异值分解的单框架变速控制力矩

摘要： 本文提出一种新的变速控制力矩陀螺（VSCMGs）的角动量管理方法.将VSCMGs的控制力矩(CMGs)模式和飞轮模式分开求解同步输出,对CMGs模式力矩输出进行奇异值分解,只有CMGs模式接近奇异的时候,在奇异方向上的指令力矩才会分配一部分给RWs模式,从而在保证VSCMGs输出精度的情况下尽量充分的利用VSCMGs的执行能力.同时角动量管理算法中还引入零运动来实现转子轮速平衡以及框架构型避奇异,并且考虑了框架角速度死区非线性以及忽略项的补偿问题.仿真结果表明,所设计的操纵律在航天器大角度快速姿态机动时,可以实现高精度的大力矩输出.