成像光谱仪宽视场离轴三反望远系统的光学设计

视场宽、结构紧凑、质量轻是空间光学系统设计研究的热点。文章从离轴三反望远系统的应用技术指标分析、设计思想、设计流程及光学系统优化4个方面,研究了成像光谱仪用宽视场、大相对孔径离轴三反消像散望远系统的设计问题,设计出一个光谱范围0.4～2.5μm、焦距f′=700mm、相对孔径f′/4、线视场角20°的离轴三反望远系统,次镜为球面,主镜和三镜非球面最高次数为4次,在Nyquist频率27.8对线/mm处,调制传递函数值均大于0.87。     

高轨道红外地平仪扫描动态过程的分析

本文用时空变换和归一化解析方法求出高轨道理想红外地平仪扫描动态过程的解析式,并用量化方法求出三度空间视场真实地平仪扫描动态过程的解析式,同时指出了求误差校正公式和随机误差的方法。     

10kV太空电子枪的光学系统设计及仿真研究

为使电子枪的性能满足太空环境下的作业要求,对10 kV太空电子枪的光学系统进行设计与仿真研究,给出一套完整的设计方法及流程。首先选择合适的阴极材料,仿真得到电子束的轨迹;而后算出合适的焦距,对一级聚焦电子光学系统进行仿真。鉴于一级聚焦系统不能实现在工作距离为300 mm时束斑直径为0.4 mm的设计目标,进而设计二级聚焦系统并利用仿真分析对系统参数进行优化。仿真分析结果表明,该设计方法能够得到符合工作需求的电子光学系统参数,可为以后太空电子枪的设计提供参考。     

一种利用地球敏感器的星光导航方法

针对直接敏感地平的红外地平仪-星光导航系统精度低的问题,提出通过建立扁率误差补偿函数,研究扁率引起的姿态角测量误差;建立地心矢量的姿态角误差模型,通过修正地球扁率误差来补偿姿态角,对卫星施加姿态偏转指令调整地心矢量偏移。同时基于SODERN地球红外辐射模型,考虑红外辐射强度随纬度和季节的变化建立真实红外辐射曲线,通过滤波算法获得精确的地球切线边缘的量测信息,提高红外地平仪测量精度。仿真结果表明,该方法有效提高了基于红外地平仪的星光导航定位方法的可靠性和精度,导航位置误差能达到500m左右,较原有系统提高3倍以上。     

穿越式红外地平仪的月球干扰问题

引言穿越式红外地平仪在扫描冷空间和地球过程中,敏感出地球和冷空间的红外辐射差异而产生电信号,经处理后,得到必要的卫星姿态信息。因此,当地平仪扫描到空间任何一个星体(如太阳、月球)时,所接受的红外辐射能量如果与地平仪扫到地球时接收的红外辐射能量可相比拟,则地平仪即可敏感它们,并产生干扰信息。所以,地平仪设计中的一个重要问题是消除太阳和月球干扰。我国通信卫星红外地平仪的太阳干扰问题已有一些文章作了说明,这里不再赘述。     

地球扁率引起红外地平仪姿态量测误差的数学模型

本文讨论了地球扁率引起红外地平仪的姿态量测误差的数学模型，导出解析形式姿态误差计算公式，可在任意轨道根数和扫描轴安装角情况下用于误差补偿。算例表明，利用本文导出的解析公式与利用数值方法的计算结果完全一致。     

基于人工蜂群算法的直流双闭环PID电机调速系统研究

以直流双闭环模型为基础,针对现行直流双闭环PID控制器参数整定与优化的困难,通过将人工蜂群算法引入直流双闭环调速系统,实现直流电机调速及其PID控制器参数的自整定,采用系统的阶跃响应等对人工蜂群算法的优化结果进行对比分析,表明改进的人工蜂群算法比传统工程设计法能获得更好的动态性能指标,以及更快的跟随性与鲁棒性,为PID参数优化提供了一个综合性较好的实用方法。     

用仿真方法优化PID调节器参数的算法和程序

本文介绍一种利用仿真方法求得系统响应从而对PID调节器参数进行优化的算法及程序。首先用古典频率法设计出PID调节器的初步参数,然后用单纯形寻优法以仿真得出的系统响应误差的某种积分指标为目标函数值对PID参数进行优化。用罚函数法对PID参数进行限制以避免设计出难以实现的校正装置。根据上述算法用PASCAL语言编制了程序。程序中可以对D校正的零点和极点、I校正的零点及比例P四个参数进行优化。程序中还提供了四种输入和四种积分指标供优化时选择,便于使用。优化PID参数后,系统性能指标显著提高。本程序优化速度较快。     

通用化卫星测控地面测试系统设计

卫星测控地面测试系统的通用化设计对于卫星测控分系统研制试验手段的完善和整星测试水平的提高具有重要意义。对卫星测控地面测试系统的发展过程和设计需求进行了描述和分析,提出了利用通用测试仪器集成卫星测控地面测试系统的设计思想,并结合实践五号S频段测控地面测试系统的设计,论述了覆盖S频段和C频段的通用化测控地面测试系统的设计方案。     

红外地平仪姿态测量误差模型

分析得出地球扁率和红外辐射是扫描式红外地平仪测量误差的主要原因。针对地球扁率，基于方位角的确定，分别给出了滚动角和俯仰角的测量误差模型。在地球红外辐射方面，给出了确定地平仪扫人、扫出点位置的方法，进而给出地球红外辐射误差的计算方法。最后，通过算例，给出了有关仿真结果，对方法的有效性进行了验证。     

中巴资源一号卫星（FM1）热控分系统在轨飞行性能分析

论述了中国和巴西联合研制的资源一号首发卫星(FM1)的热设计概况，根据在轨飞行四年的温度遥测数据，进行了天地数据比对和整星的热控性能分析，并对有效载荷CCD相机、磁带机以及电源和姿轨控系统的关键设备(如Cd—Ni电池、红外地平仪、陀螺组件等)的控温效果给以了评价，对热控分系统的主要部件(如热迭涂层、多层隔热材料、电加热器等)的热控性能作出了评估。分析表明，热控分系统的设计满足了总体的技术要求，为整星提供了良好的温度环境，同时也为延长卫星寿命提供了一个基本条件。     

基于PSO算法的自动驾驶仪控制参数设计

针对自动驾驶仪控制器参数设计问题,提出一种基于PSO算法的导弹自动驾驶仪参数整定方法并对该方法所整定的控制器参数进行仿真验证.该方法在自动驾驶仪俯仰通道Simulink建模基础上,定义一个包含系统时域指标和频域指标项的适应度函数,根据控制系统对快速性和稳定性的要求,对各项指标进行适当加权,采用PSO算法对自动驾驶仪进行优化设计,实现了自动驾驶仪的控制参数整定.应用本算法对大量特征点的优化设计,均取得了良好的线性化设计结果,并对其进行了仿真验证,亦能满足仿真要求.仿真实验表明了该算法用于控制参数优化的有效性和优越性,有一定工程应用价值.     

考虑高耗时约束的全电推进卫星多学科优化

为提高卫星系统整体性能与优化设计效率，本文采用多学科设计优化（MDO）方法进行全电推进卫星总体参数优化。主要考虑轨道转移、位置保持、空间环境、供配电、结构及质量六个学科，以整星质量最小为优化目标，考虑轨道转移时间等约束条件，建立了全电推进卫星MDO模型。提出一种基于增广拉格朗日乘子法的高效全局优化方法（ALM-EGO）以快速求解卫星MDO问题。标准数值算例对比研究表明，对于处理高耗时约束优化问题，ALM-EGO方法在全局收敛性与优化效率方面具有一定的优势。最后，采用ALM-EGO求解全电推进卫星MDO问题，优化后的全电推进卫星设计方案满足各类工程设计约束，实现整星减重161.09 kg，从而验证了本文所建立模型的合理性和ALM-EGO方法的有效性。     

基于CMOS APS的星敏感器光学系统参数确定

基于CMOS APS图象传感器的星敏感器是适应航天技术的发展而产生的新一代姿态敏感器。确定光斑形状和大小、光学系统有效通光孔径、视场和焦距等参数是进行星敏感器光学设计的前提。本文基于选定的CMOS APS图象传感器分别对这些参数进行了分析和计算。确定光斑形状和大小的依据是，减小由于探测器像元对光斑能量分布的采样导致点扩散函数变形，从而引起的利用亚像元技术求星像中心的计算误差。光学系统的有效通光孔径与星敏感器所能探测到的极限星等有关，通过从目标辐射特性直到探测器响应的能量计算可以确定孔径的大小。确定视场和焦距首先要满足星敏感器实现全天自主星图识别所需的导航星捕获概率，其次要考虑与之相关的误差。     

偏场使用的同轴三反系统畸变稳定性仿真分析

针对测绘图像几何精度对光学镜头畸变稳定的要求,仿真分析了一偏场使用的同轴三反光学系统镜头的畸变稳定性,从而论证该光学镜头用于测绘相机的可能性。将光学系统畸变误差源分解为加工误差、装调误差、工作温度变化引入的误差、以及调焦引入的误差4个主要部分,利用光学设计软件仿真分析了各误差源单独做用时对光学镜头畸变的影响情况,仿真结果表明在引入误差源的情况下,所分析的光学镜头的相对畸变不变,绝对畸变的最大变化范围小于2个像元尺寸,光学镜头的畸变稳定,有用于测绘相机的可能性。     

运载火箭自适应增广控制参数优化整定方法

针对参数众多的自适应增广控制(Adaptive Augmenting Control, AAC)技术,提出了两种基于优化算法的参数整定方法,实现了对AAC控制器参数的合理设计。第1种方法是使用粒子群算法,通过设计合理的适应度函数,使得优化得到的参数在标称状态下尽量不影响系统,在有干扰的情况下提升系统的抗扰动能力。第2种方法是重新定义高低通滤波器,减少优化参数数量,使用遗传算法得到优化的参数可以加快计算速度。仿真结果验证了使用优化算法得到的参数的合理性。与PD控制系统相比,AAC控制能够提升抗干扰能力;与滑模控制系统相比,能够看到相同精度下AAC控制的控制指令更加平滑。将第2种方法中得到的参数与使用粒子群算法对比,使用遗传算法得到的参数具有更优的性能。     

星上遥测的精度分析

分析了三轴稳定平台卫星产生遥测测量误差的原因,并对典型星载传感器(热敏电阻、压力变换器、电压)、模拟量通道、A/D变换器等单个误差项目逐一进行了误差分析。根据误差正态分布的特性,得出单个项目的最大测量误差及均方误差,然后合成单个项目的误差,给出整星各种类型被测参数的总误差。最后,根据目前卫星平台的设计现状,提出了进一步提高测量精度的建议。     

高山广播电视发射机微机监控系统

本文介绍了一个用单板机实现的高山广播电视发射机两级管理监控系统,为广播电视发射机微机监控提出了一个新的切实可行的方案。该系统实质上是一个多参数数据采集处理系统,具有三遥功能。其设计思想对设计其他部门所需要的监控系统也完全适用。     

基于时频域分析的轮控航天器姿态控制规律参数整定

研究了轮控航天器姿态控制规律的设计与参数整定问题。采用xyz转序欧拉角描述航天器姿态,建立了航天器动力学及运动学方程,并设计了非线性解耦控制律,使得各回路可独立设计PID控制器。以滚动回路为例,分析了PD控制参数与系统带宽、截止频率、相位裕度等多项频域指标的关系,从而设计有效的稳态控制器以应对挠性结构振动和系统时延等;接着根据姿态控制特性给出了积分参数选取及积分饱和处理策略;同时为快速完成姿态机动,结合时间最优控制特性分析了控制参数与机动角度的关系;此外,执行机构效率和系统干扰力矩等因素也被用于控制参数域的整定。最后利用整定策略设计了某型卫星的姿态控制器,并通过频域分析和数学仿真检验了该方法的有效性和实用性。     

BTT导弹块模型的鲁棒自适应设计

针对BTT导弹的非线性模型,给出了其适合用backstepping设计方法的块控模型。充分利用系统的结构特点,结合块控原理、backstepping设计方法、鲁棒控制和自适应控制方法,提出了一种鲁棒自适应控制器的设计方法。允许系统中的每一个子块都存在不确定性,采用非线性跟踪微分器减小了backstepping设计中的“计算膨胀”问题,并且避免了系统控制矩阵未知时控制器可能的奇异问题,证明了系统的状态跟踪误差和参数误差指数收敛于原点的一个邻域。最后给出的仿真结果显示了本文方法的有效性。