卫星控制系统多转台多模拟器半物理仿真方法

卫星控制系统半物理仿真是在实验室中模拟卫星在轨道上运动特性的一种试验方法 ,它通常用于验证卫星控制系统方案和性能指标。卫星控制系统半物理仿真包括将硬件接入路的卫星动力学仿真和运动学仿真。仿真计算机计算卫星的动力学和运动学方程 ;转台模拟卫星在空间的运动 ;目标模拟器用来模拟作为卫星姿态敏感器的参考目标 (太阳、地球和恒星等 )的环境特性。为了将控制系统硬件接入试验路 ,必须适当地处理一系列的关键技术。卫星控制系统多转台多模拟器半物理仿真方法适用于带有多种敏感器的复杂卫星仿真。     

利用压电自敏感致动器的挠性结构振动主动控制实验研究

以粘贴有压电自敏感致动器的挠性梁振动主动控制为例，论述了进行挠性结构传感器／致动器及控制一体化研究的方法，文中给出了压电自敏感致动器的电路模型及自敏感感器 变测量和应变速度测量电路，推导了测量公式，以玻璃钢材料的挠性梁为实验对象，并采用自适应滤波技术来实现振动主动控制，控制系统由ＴＭＳ３２０Ｃ２５及４８６计算机组成的主从机系统来实现，实验结果表明此种控制方法是有效的。     

卫星表面物体反射光对太阳敏感器的影响分析

太阳敏感器是卫星姿态确定和控制的关键产品,在轨工作时,可能会受到卫星表面物体反射光等杂反光的影响,反射光进入到太阳敏感器视场后,会对敏感器造成干扰,导致控制系统做出误判。文章在分析卫星表面物体对太阳敏感器的遮挡及反射光特性的基础上,提出了一种定量计算卫星表面物体反射光强度的方法;并以某卫星为例,计算了卫星表面物体反射进入太阳敏感器的太阳光强度;在此基础上,提出了合理选择卫星外表面热控材料以降低反射光影响的措施。     

捷联惯导/星敏感器组合系统的在轨自标定方法研究

研究了捷联惯导/星敏感器组合系统中对陀螺仪和星敏感器进行在轨自标定的方法。分析捷联惯导系统和星敏感器的误差源,对陀螺仪随机漂移和星敏感器安装误差进行建模并列入系统状态,建立系统状态方程;利用捷联惯导输出的载体位置、姿态与星敏感器输出的姿态矩阵来构造量测,建立量测方程。设计卡尔曼滤波算法,经过滤波计算获得陀螺仪随机常值漂移和星敏感器安装误差的估计值,从而实现组合系统的在轨自标定。仿真结果表明,基于卡尔曼滤波的在轨自标定方法能够标定出85%以上的陀螺仪随机常值漂移和95%以上的星敏感器安装误差。     

航天CCD太阳敏感器的发展与应用

CCD太阳敏感器是目前应用于航天飞行器姿态控制系统中的高精度姿态敏感器。本文简要介绍了CCD太阳敏感器的发展现状,对其发展趋势以及我国航天飞行器对其的应用需求进行了分析。     

三轴稳定通信卫星在地球指向模式下的陀螺标定

本文介绍三轴稳定通信卫星在地球指向模式下的陀螺标定方法和计算公式。转移轨道远地点火后及同步轨道在三轴稳定地球指向模式下的陀螺标定是利用地球敏感器、太阳敏感器和速率积分陀螺信号的遥测值标定陀螺常值漂移。     

西欧空间飞行器姿态与轨道控制技术 国际学术讨论会情况介绍之(二) 二、姿态测定及部件

会议上介绍姿态测定及部件的论文共12篇,其中有关光学敏感器(包括太阳、地球、和星敏感器)的论文8篇,惯性敏感元件论文1篇,姿态测量及控制数据处理用的控制处理机的论文3篇。惯性敏感元件虽然只有一篇,但用狭缝式星敏感器和惯性敏感元件组成的高精度姿态测定系统引起了与会者很大兴趣。     

高分七号卫星控制分系统设计及在轨验证

针对高分七号(GF-7)卫星控制分系统高精度姿态确定、姿态控制和快速机动的需求,文章采用星敏感器相对基准标定,将甚高精度星敏感器与前后视相机进行一体化安装的布局方式,并采用了数传天线轨迹平滑和干扰力矩补偿算法控制天线,采用高刚度高稳定度太阳翼驱动机构(SADA)控制太阳翼,从而实现了卫星的高精度姿态确定和高稳定度姿态控制。经在轨验证,结果表明:姿态稳定度小于0.000 06(°)/s,优于姿态控制分系统的指标要求,可为遥感卫星姿态控制分系统设计提供参考。     

一体化星敏感器温度控制措施及试验验证

针对一体化有源像元(APS)星敏感器的高精度高稳定温度要求,文章提出了从热扰动源波动控制、热量传递路径设计和高精度温度控制参数选择3个方面对星敏感器进行热设计的方法。以太阳同步轨道卫星为例,针对(20±1)℃的温度及稳定度要求,对3台星敏感器集中布局的情况进行分析,最终达到了星敏感器接口温度波动在1℃以内的效果。同时,采用地面等效热平衡试验验证了该方法的有效性,可为后续卫星星敏感器热设计提供参考。     

某导弹舵机角位移的测量

某导弹舵机角位移测量采用自动控制理论闭环系统设计方法，在地面进行模拟飞行和发射时，通过地面计算机向惯性组合施加激励信号，模拟导弹在空中飞行的姿态角，使弹上控制系统驱动舵机工作；地面计算机再通过舵机角位移的测量电路，测量舵角位计敏感的舵偏信号，检验舵机偏转极性的正确性，舵机偏转角的准确性，以及舵机在武器系统中偏转运动的协调性。用地面模拟飞行试验方法，达到了测试全武器系统的目的。     

KFTA太阳模拟器研制

KFTA太阳模拟器是一台光线水平入射的离轴准直型太阳模拟器,其离轴角为25?、辐照面的直径为600 mm。在太阳模拟器的研制中,采用了具有一定技术难度和风险的氙灯水平点燃技术方案。文章从方案设计、系统设计、关键技术及其调试试验等方面,介绍和分析了KFTA太阳模拟器的设计计算方法。KFTA太阳模拟器的成功研制对于建造大型太阳模拟器具有参考价值。     

高准直太阳模拟器研制

为满足某新型号太阳敏感器地面试验需求,研制了一台高辐照度的高准直太阳模拟器,其辐照度为0.8个太阳常数、准直角为32′、辐照面直径为200 mm。在太阳模拟器光学系统设计过程中,将理论计算与光学设计软件的优化、仿真相结合,重点对组合聚光镜、积分器组件进行了优化设计,大幅度提高了能量利用率。     

大型太阳模拟器研制技术综述

文章简要介绍了国外典型的大型太阳模拟器及其技术指标,并对其研制过程中的相关技术问题进行了较为全面的总结,包括光源的选择及点燃方式、光学系统的选用与设计、光学系统的装校、太阳模拟器性能测量以及冷却等,为我国研制KM6太阳模拟器提供了技术借鉴与参考。文章最后讨论了KM6太阳模拟器的总体设计方案,提出拟采用中等功率的氙灯作为光源,并将氙灯的点燃方式从垂直点燃改成水平点燃,避免了由于平面反射镜的存在而导致15%的能量损失。     

SATSIM—A real-time multi-satellite simulator for test and validation in formation flying projects

The satellite simulator SATSIM was developed during the experimental PRISMA multi-satellite formation flying project and was primarily aimed to validate the Guidance, Navigation and Control system (GNC) and the on-board software in a simulated real-time environment. The SATSIM system has as a main feature the ability to simulate sensors and actuators, spacecraft dynamics, intra-satellite communication protocols, environmental disturbances, solar illumination conditions as well as solar and lunar blinding. The core of the simulator consists of MATLAB/Simulink models of the spacecraft hardware and the space environment. The models run on a standard personal computer that in the simplest scenario may be connected to satellite controller boards through a CAN (Controller Area Network) data bus. SATSIM is, in conjunction with the RAMSES Test and Verification system, able to perform open-loop, hardware-in-the-loop as well as full-fledged closed-loop tests through the utilisation of peripheral sensor unit simulators. The PRISMA satellites were launched in June 2010 and the project is presently in its operational phase. This paper describes how a low cost but yet reliable simulator such as the SATSIM platform in different configurations has been used through the different phases of a multi-satellite project, from early test of onboard software running on satellite controller boards in a lab environment, to full-fledged closed-loop tests of satellite flight models.     

空间电源性能测试仿真系统设计与实现

提出一种基于空间电源控制器的半实物动态环境测试仿真系统,主要由电源控制器、太阳电池模拟阵、蓄电池模拟器、程控电子负载和仿真计算机组成。以电源控制器为被测对象,搭建的仿真系统可实时模拟航天器在空间动态环境下太阳电池阵的输出特性,包括不同轨道、太阳光照角等状态条件下的输出,对航天器上的电源性能进行测试,通过仿真结果验证空间电源系统设计的正确性。     

使用太阳模拟器进行热平衡试验的附加外热流影响分析

航天器的结构复杂化与表面热光学性能差异,使得航天器热平衡试验中对大型太阳模拟器的需求越来越大。文章根据离轴式太阳模拟器的结构,分析了使用太阳模拟器进行热平衡试验时,真空容器中附加外热流的来源及其对试验的影响,并通过建立热控星模型和容器与热控星的联合模型进行仿真计算,给出温度分布结果,进而提出相应的试验设计改进建议。     

测向交叉定位系统中的交会角研究

研究了测向交叉定位系统中的交会角问题,以往许多学者对此问题的研究是在运动目标到基线的距离等于常数的前提下给出的,现不受这个条件约束推导出了定位精度达到最高的测向线交会角大小,得出了满足一定定位精度要求的交会角范围,并给出了整个探测区域内圆概率误差与两个无源观测站方位角以及与交会角之间的关系曲线图,同时给出了整个探测区域内的GDOP分布图。该问题的研究对于实现多站测向交叉定位系统中无源传感器的优化选择和合理布置,提高定位精度具有一定的理论意义和实际意义。     

基于神经网络的太阳电池阵热真空试验外热流模拟系统辨识

文章针对太阳电池阵热真空试验非线性的特点,引入一种基于神经网络的系统辨识方法。该方法采用BP网络作为模型辨识器,而辨识器又采用L-M（Levenberg-Marquart）算法进行训练。仿真结果表明,该方法具有较高的训练速度与精度,可以对太阳电池阵热真空试验测点温度响应做出较为精确的预测。     

KM6太阳模拟器冷却系统

太阳模拟器是在冷黑和真空环境中模拟太阳辐照的一种重要设备,其冷却系统主要用于太阳模拟器氙灯的冷却和光学组件的冷却。冷却系统主要由高压水冷却、低压水冷却、低压氮气冷却、氟里昂制冷和去离子水等5部分组成,文章分别介绍了它们的流程和特点。文章参考了ESTEC冷却系统的经验,对KM6太阳模拟器冷却系统进行了优化设计,特别采用了去离子水、密闭循环、模块化机组、PCL控制系统等多种技术,提高了系统的可靠性。此系统设计方法可以应用到其他类似太阳模拟器冷却系统和大型常温冷却系统的设计。     

Evolution of the Orbit of an Earth Satellite with a Solar Sail

The efficiency of using the light pressure of solar radiation for increasing the semimajor axis of the orbit of an Earth Satellite carrying a solar sail is estimated. The orbit is nearly circular and has an altitude of about 900 km. The satellite is in the mode of single-axis solar orientation: it rotates at an angular velocity of 1 deg/s around the axis of symmetry, which traces the direction to the Sun. This mode is maintained by the solar sail, which serves in this case as a solar stabilizer. The following method of increasing the semimajor axis of the orbit (which is equivalent to increasing the total energy of the satellite's orbital motion) is considered. On those sections of the orbit, where the angle between the light pressure force acting upon the sail and the vector of geocentric velocity of the satellite does not exceed a specified limit, the sail is functioning as a solar stabilizer. On those sections of the orbit, where the above-indicated angle exceeds this limit, the sail is furled by way of turning the edges of the petals towards the Sun. Such a control increases the semimajor axis by more than 150 km for three months of flight. In this case, the accuracy of solar orientation decreases insignificantly.