基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元分析与应用

文章以高压、大功率的载人航天器电源控制系统放电调节单元为应用背景,分析了非隔离型Weinberg变换器的拓扑特点、工作模态及小信号模型,对采用稳压环和限流环并联控制的环路进行建模、稳定性分析及验证测试。结果表明,基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元具有良好的电能转换特性,能满足载人航天器电源新型应用的要求。     

一种星载开关分流调节系统研究

提出了一种新的开关分流调节系统的设计方法,将太阳电池阵划分为大阵和小阵,采用数模混合控制的方法对大小阵进行分别控制,让大阵工作在常供电或常分流态,仅有小阵处于开关调节状态,有效解决了寄生电容对开关分流调节系统的影响。采用基于Saber和MATLAB/Simulink软件的仿真环境,对新的开关分流调节系统进行了仿真验证。结果表明,文章提出的开关分流调节系统设计方法合理可行,系统稳态和瞬态工作特性能够满足航天器在轨运行的需求。     

基于Modelica的载人航天器环热控系统建模仿真

为了给载人航天器乘员营造一个良好的生活工作环境,需要将众多空气环境参数控制在指标范围内。文章结合载人航天器专业知识,基于Modelica统一建模语言建立了一种载人航天器环热控系统仿真分析模型;利用该模型仿真分析了温湿度控制风机取不同转速时,载人航天器空气环境参数随乘员代谢水平的变化趋势。结果表明:在其他参数不变的情况下,温湿度控制风机转速越大,空气温度越低,相对湿度越高;乘员代谢水平变化对空气环境参数有显著影响,通过调节系统运行参数可将各空气参数有效控制在指标范围内。舱体温度与氧分压、二氧化碳分压、舱体相对湿度有密切关系且相互影响,不可单独分析。     

10自由度全物理对接动力学仿真器

为了研究对接机构在对接过程中受力情况,检验对接机构缓冲能力和捕获能力,研制了10自由度全物理对接动力学仿真器.它能够在地面上比较真实的模拟航天器在太空中对接相互作用力和相对运动.仿真器每个试验台采用3自由度气浮滑台和2自由度转台模拟航天器的姿态,采用质量、惯量模拟件模拟航天器质量、惯量,并且通过调整质量、惯量模拟件参数可使试验台能够模拟不同质量、惯量的航天器,采用内撑式绳索吊装装置平衡对接环重力.主要介绍该仿真器的组成、功能和特点,对二轴转台摩擦进行了试验研究,主动二轴转台最大摩擦力矩7.45N·m,被动二轴转台最大摩擦力矩1.97N·m,最大误差9.3%,确定了质量、惯量模拟件调整参数及调整方法,介绍了内撑式绳索吊装装置特点,其结构紧凑,随动性好,失重误差1%.     

航天器地面热实验水平调整测控系统设计

航天器发射以前的地面空间环境试验对于提高航天器的在轨工作的寿命、实现卫星的长寿命、高可靠有着重要的意义。为保证试验过程中真实模拟卫星的空间环境要求,需要研制水平调节系统.该系统建立在工业控集散系统的基础上,系统底层采用以PLC为代表的控制器件,上层采用组态软件,控制策略在组态软件中生成以后在PLC中具体实现。组态软件中实现数据的显示、存储、报警等功能。描述了卫星水平调节系统的构成以及具备的功能,给出了试验过程中的实际控制过程曲线。     

载人飞船电源系统并网供电特性研究

综述了载人飞船电源系统的并网供电功能,包括航天器内部的多种类异构电源并网和跨航天器间的电源并网,阐明了复杂的多域并网控制技术设计,以及域的划分策略和工作模式,根据飞行数据和试验数据,开展了并网供电特性研究。对于航天器内部的异构电源并网,比较了非受控并网和受控并网的特点,重点研究了受控比例调节技术,指出了比例调节的设计目的和实现途径,给出了典型调节比例设计下的试验结果;对于跨航天器间的电源并网,指出了并网控制的设计策略,重点研究了光照区的受控并网控制技术,给出了不同工况条件下的并网控制特点和最佳控制区域,通过试验数据进一步验证了设计的正确性。所述研究结果对于并网供电设计,以及能量在航天器间的分配与传输具有借鉴意义。     

S4R功率调节技术在航天器上的仿真研究与实现

对于大功率母线的航天器,传统的母线功率调节技术因为诸多缺点已经不能适应母线功率不断增大的要求。S4R作为一种新型的卫星母线调节技术能够很好的控制母线电压,同时具有优良的电池充、放电特性和很高的效率。在对国、内外S4R技术研究的基础上,从S4R的工作原理出发,给出了S4R功率调节技术的实现策略。在此基础上进行了实际电路的仿真分析,最后给出了部分实际的工作波形.并展望了其应用前景。     

比例电磁阀的特性分析与试验研究

变推力液体火箭发动机可以为航天器的推进与控制提供可控动力,是航天器动力系统的理想选择.其中流量调节技术是变推力发动机的核心技术之一,是变推力发动机研究的热点和难点.本文在对变推力发动机技术进行总结的基础上,对比例电磁铁静态吸力特性、电磁阀阀口流量特性和比例电磁铁动态响应特性进行了深入研究.通过对比例电磁阀系统全面研究,...     

航天器结构产品制造成熟度等级评价方法及应用

针对航天器结构产品制造成熟度等级评价方法进行了研究,根据航天器结构产品制造成熟度等级与评价指标,构建了相应的模型,提出了航天器结构产品制造成熟度模糊综合评判方法,并面向航天器结构板产品进行了应用验证。结果表明:该方法对现有结构板的生产现状进行成熟度评价的结果与研制现状基本相符,可以逐步推广到其它航天器结构产品制造成熟度评价过程,为提高航天器质量管控水平、降低研制风险提供借鉴。     

航天器铁路运输中的大承载低频减振技术

针对航天器铁路运输过程中传统钢丝绳减振系统多采用定制化设计且难以对低频振动进行有效减振的局限，提出一种可适用于不同航天器的通用模块化复合减振单元，通过空气弹簧压力及流阻调节控制实现减振系统在不同承载条件下的阻尼调节。在单元组件级研制和试验验证基础上，开展全减振系统研制和跑车试验。试验验证结果表明:减振单元具备阻尼比在0.18～0.29区间连续调节能力，与传统钢丝绳减振系统相比可明显降低运输过程中的振动响应，有效减振频率下限低至8～15 Hz，可为3000 kg以上的大型航天器的安全运输提供有力保障。     

航天器大型舱段柔性对接技术研究

针对航天器大型舱段的自动柔性对接需求,基于并联调姿平台(6SPS)的舱段柔性对接技术开展研究。采用6SPS作为舱段位姿调整装置,在其6个支链上设置力传感器,测量每个支链所受的轴向力。在柔性对接控制中,根据负载质量特性及调姿平台姿态实时解算每个支链上由负载重力引起的轴向力,作为理论力;将实际测得的支链力与该理论力比较,进行力随动控制并调整支链长度,实现力反馈下的柔性对接控制。试验证明了力随动控制能实现根据支链力变化实时调整调姿平台位姿,满足舱段柔性对接的需求。     

一种卫星在轨自由边界条件模拟方法

随着观测精度的提高,卫星观测设备对微振动愈加敏感,需要在地面开展卫星在轨微振动环境模拟试验及测试验证,而卫星在轨自由边界条件的模拟对于提高地面试验的有效性至关重要。文章提出了一种低频弹性支撑方法,用于模拟卫星在轨飞行时的自由边界条件;并基于该方法,设计和研制了一套模拟试验装置,通过模态和频率响应分析以及型号的整星微振动模拟试验,评估了模拟自由边界条件对卫星动力学特性的影响,也证明了低频弹性支撑模拟方法的有效性。     

基于模糊评价方法的航天器总装过程产品安全性评估模型研究

航天器在总装阶段发生的质量安全问题将会对航天器研制质量、进度、成本产生重大的影响。为提高航天器产品总装的安全风险控制能力,必须建立总装过程风险识别和安全防护的工程方法,对总装过程重要环节的安全性进行正确评价。通过运用模糊综合评价法与层次分析法构建航天器总装安全性评估模型,在专家打分的基础上,借助多级模糊综合判断和直接打分相接合的方法,分析确定各评价指标的权重,从而计算出关键活动的风险值。     

电子经纬仪测角原理及其在航天器检测中的应用

文章介绍了T3000型电子经纬仪的动态测角原理,包括其独特的度盘系统、读数系统及精度校准技术,竖轴倾斜自动补偿技术。同时介绍了基于两台或多台电子经纬仪组成的非接触式航天器检测系统,介绍了该系统的构成与功能,系统设计思想、数学原理等,并举例介绍了该系统在某航天器返回舱检测中的应用。     

一种主动悬架式火星车稳定裕度优化控制策略

针对火星车在非结构化环境下行驶存在的稳定性不足而导致倾覆的风险，提出针对一种六轮主动悬架式火星车的稳定裕度优化控制方法。首先，考虑了火星车悬架机构调整过程中车轮与接触地面滑移和侧倾等运动关系，建立和完善了六轮主动悬架式火星车行驶的运动学模型。然后，以火星车夹角调整机构角度为变量，推导火星车在非结构环境下的稳定裕度模型。之后，使用内点法求解火星车稳定裕度的最优解，并获得期望的夹角调整机构关节角度。在此基础上，对夹角调整机构的关节角度进行规划和控制，实现火星车悬架机构构型的调整，从而提高火星车在非结构化环境下行驶的稳定裕度。最后，对火星车稳定裕度优化控制策略的有效性进行仿真验证，结果表明，所提出的控制方法可有效提高火星车在非结构化环境下行驶的稳定裕度。     

近场分析法在航天器磁测试中的误差因素及精度评估

航天器磁性测量误差因素及精度评估与航天器结构尺寸、磁矩量级、内部磁性分布特征,以及所用的磁测试方法和测试设备等有密切关系。近场分析法是航天器磁偶极矩测定中经典有效的测试方法。文章就该法在航天器磁测试中的系统误差、随机误差因素及精度评估逐一进行详细论述和深入剖析;针对中大尺度航天器正置态磁测试中垂向磁矩测试结果存在的误差,提出提高测试精度和改进误差评估的有效方法和措施;给出航天器磁测试有效性综合评估的基本条件和评判标准,得到不同尺度航天器磁测试误差的预估参考范围。文章所述航天器磁测试误差因素及精度评估技术对于提高航天器磁测试精度、有效控制航天器磁性具有指导意义。     

总装工艺成熟度模型的建立及应用

文章综合分析了现有航天器总装工艺过程的现状,提炼了总装工艺成熟过程,在研究目前已经成熟的软件能力成熟度模型和组织项目管理成熟度模型以及航天器产品成熟度模型的基础上,建立了总装工艺成熟度模型,介绍了总装工艺成熟度的评估方法。     

一种航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法

针对典型航天器热控设计与传热过程特点,建立了设备与舱体动态耦合换热集总参数模型。提出了一种基于热时间常数的航天器热平衡试验温度稳定判据确定方法,给出了双节点耦合换热型航天器系统的热时间常数定义,建立了热平衡温差与温度变化率的对应关系。提出了基于Levenberg-Marquardt最小二乘法温度曲线拟合的热时间常数实时修正方法,该实时修正方法可用于多节点耦合换热航天器热平衡温度稳定判据确定。讨论了目前广泛采用的航天器热平衡试验温度稳定判据的适用性,研究结果可用于指导航天器热平衡试验中温度稳定判据确定。     

考虑太阳帆板振动的空间绳系拖曳动力学与控制

针对使用空间绳网捕获带有太阳帆板等柔性附件的大型失效航天器的碎片清除任务,充分考虑了拖曳过程中柔性附件产生的振动对系统的稳定造成的影响。首先采用凯恩方法建立了失效航天器绳系拖曳系统动力学模型,在建模过程中充分考虑系绳的质量和振动、帆板的振动、系统的轨道运动对姿态的影响等,使动力学模型更加详细和完整,且该动力学模型不受失效航天器所处位置的限制,适用于任意轨道上的失效航天器的拖曳离轨任务;之后根据平衡状态的特点,求取了系统的平衡解,并在平衡解附近对动力学方程线性化,然后采用李雅普诺夫方法分析了系统的稳定性及各参数的变化规律;并针对失效航天器可能产生的姿态章动设计了常值张力切换控制律;最后采用数值仿真的方法分析了失效航天器的帆板振动对绳系拖曳过程的影响,校验了控制律的有效性。