基于双力源的叠加式多维力传感器校准装置研

介绍了一种基于叠加机原理的双力源多维力传感器校准装置的设计与研制,对装置的测量不确定度进行了分析,通过对三分量力传感器的校准实验,证明了校准装置不仅可以对多分量力传感器进行单分量校准,还能方便地实现耦合误差的校准。     

基于双力源的叠加式多维力传感器校准装置研

介绍了一种基于叠加机原理的双力源多维力传感器校准装置的设计与研制,对装置的测量不确定度进行了分析,通过对三分量力传感器的校准实验,证明了校准装置不仅可以对多分量力传感器进行单分量校准,还能方便地实现耦合误差的校准。     

基于双力源的叠加式多维力传感器校准装置研究

介绍了一种基于叠加机原理的双力源多维力传感器校准装置的设计与研制,对装置的测量不确定度进行了分析,通过对三分量力传感器的校准实验,证明了校准装置不仅可以对多分量力传感器进行单分量校准,还能方便地实现耦合误差的校准。     

脉动压力发生装置数值模拟

针对脉动压力传感器校准试验,为验证脉动压力校准系统的压力发生装置可行性,研究不同安装位置对传感器校准曲线的影响。采用了SIMPLEC算法,利用FLUENT软件对脉动压力发生装置的运行过程进行数值模拟,得出压力发生装置内气体的压力分布规律,验证了校准装置的正确性,同时证实传感器的安装位置对校准曲线的相位、幅值有一定影响。     

侧面安装使用的压力传感器用激波管进行动态特性校准的方法研究

通过理论分析和实验结果指出了用激波管动压校准装置校准压力传感器时被校传感器安装在激波管侧面进行校准存在的问题 ,给出了如何对侧面安装使用的压力传感器用激波管进行动态特性校准的方法。     

热阻式热流传感器校准装置研究

介绍了热流传感器的主要应用场合，说明了建立热阻式热流传感器校准装置的重要意义，论述了热阻式热流传感器的测量原理及其校准方法，对保护热板法的国内外研究现状进行了总结。设计了保护热板法校准装置，实现热阻式热流传感器量值的准确溯源。     

一种新的动态压力校准装置

介绍了最新研制的动态压力传感器频率特性连续校准装置.该装置既可作为正弦压力校准装置使用,也可作为扫频测量装置对压力传感器进行扫频测量,直接获得压力传感器的幅频特性和相频特性曲线,从而达到对动态压力传感器频率特性连续校准的目的.装置单频测量压力幅值比与扫频测量压力幅值比的误差低于±1％,相位误差低于±0.5°.装置的扫频频率范围为(0.1～10 000)Hz,工作压力范围为(0.25～10)MPa.     

热防护材料高温异型传感器校准技术研究

高温异型传感器广泛应用在热防护材料研究领域，因其测温部分比通用温度传感器尺寸短，现有的校准装置无法满足该类传感器的校准需求。针对高温异型传感器无法校准的问题，提出了一种应用专用高温恒温炉、基于比较法的校准方法，研制了高温异型传感器校准装置，实现了该类温度传感器的量值溯源，并进行了不确定度分析。     

应变传感器动态特性激光绝对法冲击校准装置

针对应变传感器动态特性缺少校准途径的问题,提出了应变传感器动态特性激光绝对法冲击校准装置,利用霍普金森杆作为动态应变激励装置,用激光测速仪和衍射光栅作为应变测量装置,霍普金森杆在冲击激励下产生梯形脉冲应变激励,激光测速仪配合衍射光栅将动态应变转换为多普勒频率信号,通过Hilbert变换及平滑滤波技术对测量信号进行分析,编制动态应变校准软件,完成了对应变传感器动态特性的校准,校准结果的不确定度满足工程测试的需求。     

高低温条件下力传感器校准装置研究

通过进行力发生装置、高低温发生装置及连接工装设计,研制了一套高低温条件下力传感器校准装置,实现了在-80℃~400℃温度条件下,力值范围10kN~1000kN力传感器的校准,有效地解决了力传感器在高低温条件下的溯源难题。     

一种气浮模拟器位姿状态跟踪测量方法研究

气浮模拟器为了模拟空间飞行器在地面状态的姿态运动和轨道机动运动，需要在大平面空间和大角度空间范围内运动。运动控制和实际运动位置和姿态形成闭环控制，需要一种在超大平面空间范围内快速测量位置和姿态的测量方法和策略，从而提供高精度闭环控制。用iGPS和惯导同步测量模拟器的位置和姿态，通过飞轮和冷气喷嘴伺服动作，实现了气浮模拟器的位置和姿态跟踪，可以广泛应用于其他超大尺度空间位置和姿态测量跟踪。     

卫星姿态大角度机动的轨迹规划和模型预测与反演控制

空间科学观测、态势感知、对地遥感、操控服务等应用对卫星提出了高精度、高稳定度、平稳柔顺大角度姿态机动的需求。采用欧拉角形式,对时变、非线性卫星姿态动力学系统进行了分析与建模,将每一个测控周期视为一个姿态机动过程。基于动力学系统受控运动的规律,在每一个姿态跟踪机动过程中,预测姿态偏差,通过卫星姿态演化的反演得到控制指令。以三角函数为基础,设计了一种卫星姿态大角度机动的运动轨迹规划方法。本文所述的轨迹规划及控制方法具有轨迹跟踪精度高、稳定性好,跟踪和机动过程平稳柔顺的特点。数学仿真验证了该方法的可行性和有效性。 关键词：轨迹规划; 模型预测与反演控制; 卫星姿态; 大角度机动     

控制力矩陀螺驱动的空间机器人轨迹跟踪控制

提出一种新的空间机器人设计概念,并研究其轨迹跟踪控制问题.系统中的各机械臂以自由球铰连接,在机器人平台和每节机械臂上均安装有一组控制力矩陀螺（CMGs,Control Moment Gyroscopes）作为控制力矩执行机构.采用改进的罗格里得斯参数（MRPs,Modified Rodrigues Parameters）描述平台和各节机械臂的姿态,利用Kane方程建立了系统的动力学模型.在此基础上,用逆动力学方法设计了系统的轨迹跟踪控制律,用以实现卫星平台的位置/姿态和机械臂末端作用器位置的轨迹跟踪控制.采用带有零运动的CMGs操纵律以使CMGs准确输出力矩并回避构型奇异.基于两关节机械臂系统和金字塔构型CMGs的数值仿真结果验证了所设计的控制律和操纵律的有效性,以及自由球铰连接方式在提高末端作用器运动自由度和降低系统动力学耦合方面的优越性.      

Integrated orbit and attitude hardware-in-the-loop simulations for autonomous satellite formation flying

Development and experiment of an integrated orbit and attitude hardware-in-the-loop (HIL) simulator for autonomous satellite formation flying are presented. The integrated simulator system consists of an orbit HIL simulator for orbit determination and control, and an attitude HIL simulator for attitude determination and control. The integrated simulator involves four processes (orbit determination, orbit control, attitude determination, and attitude control), which interact with each other in the same way as actual flight processes do. Orbit determination is conducted by a relative navigation algorithm using double-difference GPS measurements based on the extended Kalman filter (EKF). Orbit control is performed by a state-dependent Riccati equation (SDRE) technique that is utilized as a nonlinear controller for the formation control problem. Attitude is determined from an attitude heading reference system (AHRS) sensor, and a proportional-derivative (PD) feedback controller is used to control the attitude HIL simulator using three momentum wheel assemblies. Integrated orbit and attitude simulations are performed for a formation reconfiguration scenario. By performing the four processes adequately, the desired formation reconfiguration from a baseline of 500–1000 m was achieved with meter-level position error and millimeter-level relative position navigation. This HIL simulation demonstrates the performance of the integrated HIL simulator and the feasibility of the applied algorithms in a real-time environment. Furthermore, the integrated HIL simulator system developed in the current study can be used as a ground-based testing environment to reproduce possible actual satellite formation operations.     

Spin motion determination of the Envisat satellite through laser ranging measurements from a single pass measured by a single station

The Satellite Laser Ranging (SLR) technology is used to accurately determine the position of space objects equipped with so-called retro-reflectors or retro-reflector arrays (RRA). This type of measurement allows to measure the range to the spacecraft with high precision, which leads to determination of very accurate orbits for these targets. Non-active spacecraft, which are not attitude controlled any longer, tend to start to spin or tumble under influence of the external and internal torques and forces.If the return signal is measured for a non-spherical non-active rotating object, the signal in the range residuals with respect to the reference orbit is more complex. For rotating objects the return signal shows an oscillating pattern or patterns caused by the RRA moving around the satellite’s centre of mass. This behaviour is projected onto the radial component measured by the SLR.In our work, we demonstrate how the SLR ranging technique from one sensor to a satellite equipped with a RRA can be used to precisely determine its spin motion during one passage. Multiple SLR measurements of one target over time allow to accurately monitor spin motion changes which can be further used for attitude predictions. We show our solutions of the spin motion determined for the non-active ESA satellite Envisat obtained from measurements acquired during years 2013–2015 by the Zimmerwald SLR station, Switzerland. All the necessary parameters are defined for our own so-called point-like model which describes the motion of a point in space around the satellite centre of mass.     

一种空间目标高精度指向控制方法

针对空间动目标指向任务对卫星提出的高精度控制需求，研究了卫星星体/快反镜二级复合系统的指向控制问题，给出了一种空间运动目标高精度指向控制方法。首先，基于近圆轨道Clohessy Wiltshire方程获得追踪卫星与目标卫星的位置信息；然后，基于扩展Kalman滤波算法进行多信息融合确定追踪卫星姿态参数，并实时解算出追踪卫星载荷光轴与目标卫星的相对姿态，获得跟踪指向所需的方位角和俯仰角；最后，通过星体一级姿态控制和基于快反镜的载荷光轴二级指向控制，实现对目标卫星的快速、高精度指向。仿真结果表明，该方法可以在保证快速性的同时实现动态指向控制误差小于072″。该方法可以实现对空间目标的高精度指向控制，为未来空间中激光通信等航天任务提供技术支持。     

双星定位系统/SINS深组合导航系统研究

以卫星模拟器为基础，介绍了一种双星定位系统定姿的基本原理，解决了双星定位系统存在的位置滞后即定位实时性较差的缺陷，把双星定位系统的位置与姿态信息和捷联惯导系统的位置、姿态信息进行组合后，可有效地提高系统的精度．     

漂浮基空间机械臂姿态、关节协调运动的模糊小波神经网络控制

讨论了本体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机械臂系统协调运动的动力学控制问题. 根据系统位置几何关系、动量守恒关系和第二类拉格朗日方程, 建立漂浮基空间机械臂系统的动力学方程. 在此基础上, 针对系统参数未知的情况, 设计了一种采用小波基函数作为模糊隶属度函数的模糊神经网络控制器, 以控制空间机械臂的本体姿态和机械臂两关节铰协调地完成各自在关节空间的期望运动. 其特点是不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系, 甚至不需要知道系统参数;而且网络权值是采用反向传播算法根据误差进行在线学习, 使模糊神经网络获得更强的自学习和自适应能力, 同时也节省了离线学习的时间. 系统数值仿真的结果证实上述控制方案是行之有效的.      

圆感应同步器在采样伺服系统中的应用研究

对于用圆感应同步器做位置传感器的采样伺服系统,由于测量延迟的存在,导致采样时刻较大的测量误差.为解决上述问题,提出一种动态补偿方法,采用线性外推方法,对圆感应同步器数显表的测量输出进行动态修正,以减小由于测量延迟产生的测量误差,从而提高系统的动态跟踪精度.通过理论分析,给出了修正后测量误差的界.仿真和针对三轴转台系统的实验结果都表明了该方法的有效性.