基于自适应KF动态虚拟陀螺数据融合算法的研究

微机电系统(MEMS)陀螺与光纤陀螺相比，传感器的精度较低。为了提高MEMS陀螺的精度，通过组合多个相同陀螺实现虚拟陀螺的功能，同时提高虚拟陀螺的静态和动态性能。通过分析陀螺的Allan方差，并考虑陀螺之间的相关性，建立陀螺的测量模型;使用自回归(AR)模型建立预测模型，对卡尔曼滤波(KF)算法进行优化;搭建多MEMS陀螺仪硬件平台，获取数据并实时计算，融合多陀螺数据输出最优估计值，使用高精度转台分别在静态和动态条件下测试滤波效果。实验结果表明:静态条件下虚拟陀螺误差的方差可降低为单个陀螺的1/94，动态条件下降低为单个陀螺的1/18。基于自适应KF的虚拟陀螺可以显著提高精度。     

微机械振动轮式陀螺样机的实验研究

介绍了静电驱动 ,电容检测的微机械振动轮式陀螺仪样机的结构 ,工作原理 ,驱动与检测电路以及实验结果 ;给出了检测电路的分辨率 ;从样机试验所观测到的试验现象和获得的特性曲线出发 ,从理论上加以分析和验证 ,得到了该陀螺样机驱动轴的非线性机械特性和检测轴分辨率 ;并提出了如何克服谐振频率不匹配的措施。指出该陀螺精度达到 1 0°～ 1°/h是可行的。     

非线性刚度对微机械陀螺动态性能的影响*

为了提高微机械陀螺的稳定性,研究自由振动状态下活动基座上L-L型双质量微机械陀螺的动态性能,建立微机械陀螺的数学模型,得到以幅值-相位为变量的运动微分方程的解,并给出这种解与轨道元素的联系。研究框架质量和弹性件非线性刚度对陀螺漂移量的影响,并给出数值例子。对所得到的解析关系式与曲线进行分析,作出关于系统性能的相应结论。     

控制力矩陀螺柔性安装界面扰动力分析方法

以控制力矩陀螺(Control Moment Gyroscope,CMG)-柔性基础结构耦合系统为研究对象,提出了使用CMG解析动态加速性和柔性基础结构解析加速性对固定界面扰动力进行修正,以获取柔性界面扰动力的分析方法,并将分析结果与Simulink动力学建模与仿真的结果进行了对比与分析。分析与仿真结果吻合较好,可以为扰源-航天器耦合微振动特性分析提供参考。     

陀螺电机测试及分析系统的研究

为了提高陀螺电机动态性能的测试精度和测试效率，进而控制该性能，开发了一套测试、分析系统。通过一系列的实验及信号处理，该系统将测得的转速──时间曲线转化为机械特性曲线，分析该曲线，找到了影响电机机械特性的因素，并由此提出相应的建议。测试系统具有测试精度高的特点，可作为将来分析的判据。     

基于星敏感器四元数的卫星角速度预测滤波算法

为在无陀螺或陀螺故障时可用星敏感器估计姿态角速度，在扩展卡尔曼滤波（EKF）和非线性预测滤波的基础上提出了基于四元数的卫星角速度估计算法，并给出了相应的模型。该算法对角速度建模精度的要求较低，无需卫星动力学方程，方法简单且易于实现。仿真结果表明，算法的精度较高。虽然仍受噪声和步长的影响，但相对基于EKF和最小模型误差的角速度估计算法，其性能改善较大。     

谐振式光子带隙光纤陀螺谐振腔方案设计

为提高陀螺系统的精度,设计并实现了基于光子带隙光纤的谐振式光学陀螺方案。对用于该陀螺的核心器件谐振腔进行了研究,仿真比较了反射式和透射式两种谐振腔的清晰度和信噪比,发现反射式的清晰度高、输出信号强度大,由此确定谐振腔采用反射式结构方案。以谐振腔极限灵敏度为优化参考值,根据谐振腔频率响应特性和陀螺数据输出特性,仿真优化了谐振腔腔长、耦合器分光比等结构参数。在极限灵敏度极值对应的最佳分光比为约0.5时,谐振腔长取30m,陀螺极限灵敏度达0.03(°)/h,完成光子带隙光纤谐振腔的理论设计。     

捷联式定位定向系统中动力调谐陀螺误差实时补偿

恶劣的工作环境给进一步提高捷联系统的性能带来了较大的困难，究其所有误差源，系统中的动力调谐陀螺误差对系统的精度影响较大。为此，本文主要对“捷联式定位定向系统”中动力调谐陀螺的误差作分析与研究。本文结合“捷联式定位定向系统”的特点，对动力调谐陀螺的主要漂移误差进行了分析，接着根据推得的动力调谐陀螺的静态、动态误差模型，提出了相应的误差补偿算法，并设计了误差实时补偿软件。最后经仿真计算，证明其补偿效果较好。     

硅微陀螺阵列信号处理技术研究

() 摘 要:基于一种新的硅微陀螺随机漂移模型和被测角速度的随机游走模型,建立硅微陀螺阵列随机漂移过程的Kalman滤波方程。通过数据融合方法,在选择合适的陀螺间互相关系数的基础上,可以将硅微陀螺的静态漂移从52.1度/小时降低为0.465度/小时。利用同类多传感器的数据融合和被测量动态信号的差分技术,可以实时辨识出硅微陀螺的随机漂移,通过已被检测出的动态信号的进一步Kalman滤波,最终可将被测信号的信噪比提高11dB.
     

捷联快速陀螺罗盘技术

描述了实现快速、中等精度捷联陀螺罗盘的基本途径，对捷联式快速陀螺罗盘的主要技术难点进行了分析，介绍了一种陀螺罗盘工程样机实现快速、中等精度的主要技术手段是采取自动化操作、解析调平技术、采用高精度回转台、计算机数据采集与处理和车辆机动过程中预能技术等。     

月球着陆器着陆缓冲性能研究

首先基于MSC.Nastran/MSC.Adams软件建立了模拟月球着陆器的动力学模型,并利用模拟月球着陆器在地面冲击试验来验证仿真模型的正确性,重点关注缓冲机构与结构连接处的载荷,结构特征点的加速度响应,以及缓冲器的工作行程。然后利用模拟着陆器地面试验结果修正动力学分析模型,研究表明：着陆器结构和缓冲机构的柔性对缓冲性能具有较大的影响。最后,把动力学分析模型中的模拟结构更换成真实结构,进行着陆器在月球表面的着陆冲击仿真分析,从而获得模拟着陆器地面试验与着陆器在月面着陆的冲击缓冲性能差异。     

基于AMESim的冲压发动机燃油调节器动态特性仿真

基于AMESim软件仿真平台,建立了冲压发动机燃油调节器仿真模型,对燃油调节器的流量跟随调节特性、入口压力扰动以及油路切换过程的动态特性进行了仿真研究,分析各工况下燃油调节器的稳定性,并提出了改善燃油调节器动态特性的措施。另外,通过利用该仿真模型,对燃油调节器的各种工况进行分析,为结构参数的选取和控制参数的优化研究都提供了参考。     

一种新的卫星导航跟踪段欺骗攻击检测方法

针对中、低动态环境下,卫星导航系统跟踪段存在的欺骗式干扰信号的检测问题,提出一种基于载波相位跟踪谱分析的欺骗检测方法。该方法利用跟踪环路鉴相器输出信号的频谱特性与环路中是否存在干扰信号密切相关,通过对鉴相器输出信号进行谱分析,建立欺骗检测模型,实现了欺骗信号检测。仿真结果表明,利用该方法,在干信比大于4dB时,通过设置合适的判决门限,采用256点以上快速傅里叶变换,在虚警率不超过0.5%的情况下,能获得100%的检测概率,对跟踪段的欺骗信号具有很好的检测效果。     

一类可伸缩挠性结构变参数实验系统

针对最近研制出的一类可伸缩挠性结构变参数实验系统，概述了其结构组成和关键技术指标，通过数学仿真与物理实验相比较的方式研究了系统的动态特性，并介绍了全物理控制实验的初步结果，由此证实了该系统的有效性。     

Optimal satellite formation reconfiguration actuated by inter-satellite electromagnetic forces

The inter-satellite electromagnetic forces generated by the magnetic dipoles on neighboring satellites provide an attractive control actuation alternative for satellite formation flight due to the prominent advantages of no propellant consumption or plume contamination. However, the internal force nature as well as the inherent high nonlinearity and coupling of electromagnetic forces bring unique dynamic characteristics and challenges. This paper investigates the nonlinear translational dynamics, trajectory planning and control of formation reconfiguration actuated by inter-satellite electromagnetic forces. The nonlinear translational dynamic model is derived by utilizing analytical mechanics theory; and analysis on the dynamic characteristics is put forward. Optimal reconfiguration trajectories of electromagnetic force actuated formation are studied by applying optimal control theory and the Gauss pseudospectral method. Considering the high nonlinearity and uncertainty in the dynamic model, an inner-and-outer loop combined control strategy based on feedback linearization theory and adaptive terminal sliding mode control is proposed with finite-time convergence capability and good robust performance. Theoretical analysis and numerical simulation results are presented to validate the feasibility of the proposed translational model, reconfiguration trajectory optimization approach and control strategy.     

概念设计中可重构航天器动特性快速预示方法

为解决概念设计中可重构航天器结构动特性快速评估问题，考虑接触、摩擦等因素影响，提出一种动特性快速预示方法。该方法针对典型可重构航天器特点，处理流程包括动特性分析与辨识、基于虚拟材料的模型等效及等效参数估计，实现了精细化模型的等效替代。仿真校验中，利用本文方法对构型设计方案进行了预示，在所得结果能较为准确反映结构动特性的前提下，有效提高了分析效率。该方法能够保障可重构航天器概念设计工作，并为构型方案的设计迭代与优化提供实现基础。     

PI控制在空间相机精密控温上的应用

以某空间相机镜筒作为控制对象,建立了热分析模型,提出了基于积分分离式比例积分(PI)主动热控制的温度控制方法。积分分离式PI算法采用增量式计算、位置式输出,将输出的加热功率值转换为一个控温周期内的加热时间。以相机镜筒的热分析模型为基础,通过Ziegler-nichols参数整定方法获取积分分离式PI算法的比例参数和积分参数,利用热分析软件Thermal Desktop对空间相机镜筒进行了热分析,获取控温算法的控温性能。结果表明:积分分离式PI控制方法响应快,消除了稳态误差,较比例(P)控制具有更好的动、静态特性,适用于有高精度控温需求的主动控温设计。     

动能拦截器末制导控制系统建模与仿真

对动能拦截器末段拦截的制导与姿态控制系统进行建模和仿真分析。首先建立末制导系统模型,其中包括拦截器结构模型、六自由度动力学与运动学模型、测量模型和制导控制律模型。重点分析了拦截器质心位置误差和发动机推力偏心造成的推力和力矩误差,以及由此造成的轨控系统与姿控系统的相互影响。采用一种分段末制导律,并将基于相平面分析的方法用于姿态控制律设计,以克服干扰力矩的影响。仿真分析表明,采用相应的轨控和姿控方案,能保证系统的稳定性,对目标进行成功拦截。     

悬挂发射装置的总体设计方法研究

以高压气体作为弹射能源为思路，研究了悬挂发射装置的动作过程和运动规律，提出了一套新型悬挂发射装置的设计方法。对近年来逐步发展的现代设计方法如何在悬挂发射装置设计中推广应用，指导新型悬挂发射装置研制的全过程作了阐述。本文考虑多种因素的影响，应用变质量系统的能量方程和牛顿第二定律建立气压传动装置的数学模型；将拉氏方法和机构动力学引入弹射机构装置的数学建模中，在求解考虑管壁摩擦和截面积变化的准一维非定常流守恒型方程组时采用算子分裂技巧来构造差分格式，本文将小波分析中奇异性检测理论应用到结构优化，对基于系统仿真技术的动力学参数，结构尺寸，气源参数和导弹重量等进行多目标全面优化，将小波分析中非线笥浮动阈值去噪理论应用到含噪试验的数据处理中，取得比传统降噪滤波及一般的小波和小波包逆变换重建信号更好的效果；将模糊数学理论应用到系统的可靠性分析和综合评判中，可以更好地完善系统的设计方案，运用弹射投放性能测试技术对悬挂发射装置的设计方案进行了试验验证。     

直接力与气动力复合控制系统姿态稳定问题研究

大气层内直接力与气动力复合控制导弹具有响应快速、可用过载大等优点，可以拦截高速、高机动性目标。研究制导末端轨控直接力与气动力复合系统姿态稳定问题。首先分析了复合系统的特点和控制问题，建立了控制模型。然后应用扩张状态观测器观测对象模型内扰和外扰的实时作用量，进行反馈补偿，实现了动态线性化。最后设计了非平滑反馈控制律，从而实现了复合系统的姿态控制设计。仿真结果表明，系统具有良好的动态性能和稳态性能，控制器具有很强的鲁棒性。