应用有向图的航天器信息流设计方法

针对多任务、多舱段、任务时序不可逆的复杂航天任务信息流设计需求,文章分析了传统基于文档驱动的信息流设计方法存在的问题以及复杂航天器信息流设计规律和特点,并结合系统工程的设计理念,提出了一种应用有向图的分层航天器信息流设计方法。将传统的非结构化文档设计模式转换为用数字化模型描述的设计方法,建立了典型的遥控遥测信息流的数学模型,并在航天器信息流设计的工程实践中进行了应用验证。该方法具有一定的通用性、可扩展性和可复用性,实现了信息流设计过程的数字化和可视化,可为后续复杂航天器信息流设计和自主健康诊断等提供参考。     

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。     

航天器信息流数字化协同设计方法

目前航天器设计需求越来越复杂,参与设计方接口越来越多,导致传统的依靠独立串行、手工撰写方式完成的航天器信息流设计方法无法满足现代航天器设计要求。为此,文章提出基于网络的信息流数字化协同设计系统架构。通过在多个领域航天器建造过程中的推广应用表明:该方法能够有效提升航天器研制效率,在保证质量的同时减少研制成本,其实现方法和经验可为同类复杂、现代化工业制造系统的跨网络协同设计提供参考。     

基于Web的航天器测控信息流协同设计平台概念研究

针对航天器测控信息流是基于多单位、多用户联合协同研制的需求,提出建立一个基于Web的异地多用户信息流协同设计平台体系架构。重点阐述构建数字化信息流协同设计平台的四项关键支撑技术——协同设计交互、基于等效模型的信息流设计、标准化流程管理和统一数据源,有效解决航天器测控信息流协同设计过程中的技术难题,实现不同领域设计师在同一平台上的协同工作,提高信息流协同设计效率。     

航天器大型构件智能制造技术探索与推广应用

智能制造作为一种新的制作模式已经成为制造业未来的发展方向,而制造业是军民融合的典型领域。为了满足航天器大型构件产品智能制造需求,本文提出一种航天器大型构件智能制造技术体系框架,探索研究了智能工艺设计、智能生产管控、智能物流与仓储、智能制造装备等关键技术,并将相关技术推广应用于其他民用制造领域,为我国军民融合的发展积累了成功案例。     

载人航天器数字化设计管理模式

为提高载人航天器的设计和管理效率,在分析传统设计管理模式局限性的基础上,系统地提出了载人航天器数字化设计管理模式,建立了协同设计平台,探索了基于三维模型的技术状态管理模式和三维模型的受控模式,形成了三维模型直接下厂的制造模式和装配模式。管路、电缆、直属件等产品的实际应用效果表明:载人航天器数字化设计管理模式可以有效地降低差错率,提高设计效率。     

航天器管路数字化制造技术与实践

文章介绍了航天器管路实现全过程数字化制造的解决方案,对管路坐标转换及数据提取、数控弯管及回弹补偿的仿真、装配仿真和管路快速检测等关键技术进行了分析,并提出了具体的解决方案。结合航天器管路研制需求,将管路数字化制造技术应用于实践,实现了管路生产不再依赖安装现场取样,航天器管路生产与总装分离,管路以产品化形式交付。     

大型航天器真空热试验过程管理系统设计与实现

针对大型航天器真空热试验过程中由于试验工序复杂、参试单位接口众多、大量过程表单纸质化等原因造成试验管控难度大、试验过程数据可追溯性差的问题,基于面向服务架构(SOA),采用业务流程管理的系统化方法,通过柔性化流程引擎,设计并建立了大型航天器真空热试验过程管理系统。该系统已在我国最大的空间环境模拟器KM8完成部署,并成功应用于某重点型号热试验。运行结果表明,该系统有效提高了试验效率,实现了大型航天器真空热试验的数字化、可视化、精细化动态管控。     

基于PLM的三维数字化车间整体解决方案

以Teamcenter PLM解决方案为核心,在三维数字化设计与管理的基础上,构建三维数字化产品制造平台,打通产品设计、工艺设计、工装设计到车间现场生产执行的全流程信息化管理,提高产品研发协同、工艺制造协同和工装设计协同效率,实现企业产品三维数字化设计与制造的全生命周期管理。     

AVIDM向制造延伸——航天制造企业信息化整体解决方案

在分析航天制造企业信息化需求的基础上,给出了AVIDM向制造延伸的信息化整体解决方案,实现覆盖一个面、打通两条线、管好三个点的“1-2-3”信息化体系,将AVIDM的产品数据管理功能延伸到制造环节,提供数据的分类组织、可控共享、多维查询和多视图展现;打通工艺和计划两条主线,实现基于AVIDM的工艺设计、工艺管理、计划编制和计划管理;提供相应的组件模块,实现生产过程质量管理、物资配套管理和车间现场管理,连通全过程的质量控制流、内部和外部的物料流、从计划层到执行层的信息流,为提升型号研制和批产能力提供系统支撑。     

Spacecraft formation flying: A review and new results on state feedback control

This paper presents a review of previous work within the field of spacecraft formation flying, including modeling approaches and controller design. In addition, five new approaches for tracking control of relative translational motion between two spacecraft in a leader–follower formation are derived. One PD controller with feedback linearisation is derived and shown to result in an exponentially stable equilibrium point of the closed loop system. Four nonlinear controllers are derived and proved by using Lyapunov theory and Matrosov's theorem to leave the closed loop system uniformly globally asymptotically stable. Results from the simulation of the system with the derived controllers are presented, and compared with respect to power consumption and tracking performance.     

区域极点及方差约束下的航天器拦截控制：静态输出反馈情形

本文提出并讨论了具有选通窗约束的航天器拦截控制问题，指出航天器拦截控制的稳暂态性能指标可表现为系统稳态状态方差及闭环区域极点的形式。然后，基于配置控制的思想，本文完整地给出了期望静态反馈控制器的存在条件及其解析表达式，并举例说明所提设计方法的直接性与有效性     

无速度测量下的航天器安全接近位姿一体化控制

针对考虑位姿耦合的非合作航天器交会对接场景,在没有速度测量情况下为了同时解决安全约束、模型不确定性、执行器故障和输入饱和问题,提出一种基于容积卡尔曼滤波算法(CKF)的自主安全接近方法。首先基于容积卡尔曼滤波器和扩张状态观测器(ESO)分别估计目标航天器的位姿信息和相对速度信息;然后通过将一种新颖的安全包络与人工势函数(APF)结合设计自适应滑模控制器,并设计非奇异辅助系统对执行器故障和输入饱和带来的影响进行集中处理。提出的控制策略在不违反安全约束情况下,能在固定时间内实现位置接近和姿态同步。通过李雅普诺夫方法可以保证闭环系统固定时间稳定。仿真结果表明,所提控制方法具有较高的精度和良好干扰抑制能力。     

载人航天器单相流体回路分析

对载人航天器热控分系统单相流体回路进行了简化,建立了氨工质单相流体回路的软件仿真模型,对仿真模型添加瞬态外热流,施加比例、积分和微分（PID）控制器。仿真结果给出了单相流体回路在典型工况下控温点温度波动、辐射器出口温度波动、温控阀主旁路流量分配的响应情况。据此分析了单相流体回路在典型工况下的动态响应性能、控温性能及低温防冻性能。总结评价了氨工质单相流体回路的低温防冻能力,确定了影响单相流体回路控温性能的因素,可用于指导我国单相流体回路进行优化设计及防冻设计。     

测量不确定的充液航天器自适应鲁棒容错控制

针对三轴稳定充液航天器控制系统中同时存在外部未知干扰,参数不确定,测量不确定和执行器部分失效故障的鲁棒容错姿态机动控制问题进行研究。首先将部分充液贮箱内的晃动液体燃料等效为粘性球摆模型,采用动量矩守恒定律推导出航天器的刚-液耦合动力学方程。然后将变结构控制策略结合范数自适应估计算法设计了自适应鲁棒容错控制器,其中设计的范数自适应控制算法用于有效估计由测量不确定产生的集总扰动的未知上界;自适应估计算法则用于有效估计贮箱内的液体晃动位移变量。提出的控制策略不依赖精确的故障信息,并且在故障信息值不确定的情况下可以实现期望的姿态机动任务。基于Lyapunov稳定性分析方法证明了容错闭环系统状态变量的一致最终有界性。采用数值方法验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。     

一类挠性航天器的变结构控制

本文研究在控制器能量受限条件下，一类挠性航天器的姿态控制问题。考虑刚性主体上带有挠性梁的航天器，并假定系统在一平面内作旋转运动。针对航天控制工程中执行机构的工作模式，基于系统的无穷维模型，本文设计了简单易行的变结构控制方案，并证明了相应的闭环系统的渐近稳定性。数值仿真和物理实验结果显示了所设计的控制算法的有效性。     

基于C-W方程的近程导引制导与控制方法

根据轨道动力学建立的航天器自主交会绝对运动与相对运动动力学方程,设计了基于C-W方程的近程导引段双脉冲和多脉冲制导与控制方案。采用闭环多脉冲制导,以控制精度和燃料消耗为指标,对双脉冲、等时间间隔多脉冲和闭环多脉冲制导进行比较。仿真结果表明:闭环6脉冲制导可用于近程导引段,有一定的工程应用价值。     

欠驱动航天器编队重构的切换神经网络控制

针对圆轨道欠驱动航天器编队重构问题,将传统的自适应神经网络控制器和自适应滑模控制器相结合,设计了一种切换神经网络控制器,用以跟踪由伪谱法求解得到的航天器编队重构的最优开环控制轨迹。自适应神经网络控制器在活跃区域内工作,利用径向基神经网络(RBFNNs)近似动力学系统中的不确定项,自适应滑模控制器在活跃区域外工作,利用自适应律来估计近似误差上界,并采用李雅普诺夫方法证明了闭环系统稳定性。数值仿真结果表明切换神经网络控制器可在欠驱动条件下实现编队重构,与线性滑模控制器相比,实现了控制器快速、高精度、强鲁棒等控制性能。     

挠性航天器控制系统的最优综合

本文研究了挠笥航天器控制系统的最优综合设计问题，给出了系统最优时控制律和执行机构与传感器配置应满足的非线性方程，而且在这一设计过程中通过使用特征值灵敏度约束，明显降低了控制系统对执行机构和传感器安全误差的敏感性，克服了轨迹敏感性约束和单纯使用特征值灵敏度指标的不足。