质量矩固体推进微纳卫星自适应反演控制律设计

为解决微纳卫星利用固体火箭推进器进行快速轨道机动时的姿态翻滚问题,提出了利用质量矩技术对卫星的俯仰、偏航通道姿态进行稳定控制。首先考虑推进剂燃烧、质量块运动等因素引起的系统质量特性参数的变化,建立质量矩固体推进微纳卫星姿态动力学模型;然后分析了推进剂燃烧、质量矩控制引入的系统模型参数不确定性、连续有界未知干扰;随后基于反演控制方法,设计了卫星姿态角和姿态角速度双回路自适应滑模动态面控制器,利用自适应算法调节控制参数估计来补偿不确定因素的影响;基于Lyapunov函数证明了闭环系统的稳定性。最后,通过数值仿真验证了控制算法的有效性。     

X波段波导端头裂缝的数值分析

用矩量法(MOM)导出求解X波段波导端头裂缝口面等效磁流的公式。在此基础上,计算波导不同频率下的反射系数和驻波系数等参数。给出了BJ-100波导端头裂缝口参数的计算结果,据此讨论了裂缝长度、宽度、厚度与谐振频率的关系。另外检验了圆头与方头裂缝的等效性,并给出了波导端头裂缝谐振频率的近似设计公式。分析结果表明,该算法简单,计算结果与测试值吻合较好。     

质量矩拦截弹的模糊滑模姿态控制系统设计

质量矩控制是一种全新的飞行控制方法，与广泛应用的空气动力控制相比，可以避免飞行器在超高马赫数飞行时舵面的气动加热问题，而且可以提高飞行器的机动性和敏捷性。以所建立的质量矩拦截弹数学模型为基础，通过对模型合理的简化，得到一个耦合的非线性动力学系统，考虑到系统的鲁棒性要求和三个滑块的协调控制问题，利用滑模控制设计了拦截弹大机动飞行时的姿态控制系统，同时采用模糊逻辑算法抑制系统的抖振现象。仿真结果表明系统性能指标满足设计要求，只需微调滑块位置，即可以实现拦截弹的姿态控制。     

大气层外质量矩控制自旋拦截器的姿态机动效果分析

针对大气层外质量矩控制自旋拦截器的特点,建立了具有一个可任意活动质量块的拦截器六自由度动力学数学模型;并基于带有一个沿径向运动质量块的姿态动力学模型,分析了姿态控制机理及结构参数对姿态控制效果的影响,通过仿真验证了分析的有效性,为拦截器姿态控制系统的设计奠定了基础。     

基于重力梯度杆和磁铁的小卫星三轴姿态控制

运用卫星低轨道两个主要环境力矩（重力梯度矩和地磁力矩）对圆轨道卫星三轴姿态进行被动控制。利用重力梯度矩实现卫星对地指向：卫星上的永久磁铁获取所需的地磁力矩,稳定偏航姿态。给出卫星的姿态分析,并给出仿真结果。从分析和仿真结果可以看出,此卫星具有结构简单、时刻对地定向、低轨道倾角时卫星姿态稳定精度较高的优点。     

矩形波导宽边纵向裂缝的分析

利用缝隙口面切向磁场连续的条件建立关于未知电场的联立积分方程,将波导内外部的互耦、波导壁厚及波导内高次模的影响全部考虑进去,然后运用矩量法求解得到一端短路和两端开路时的波导单缝中的电场分布。该结果与文献结果和HFSS仿真结果作比较,两者吻合良好,证明理论推导和编程计算的正确性。根据缝隙等效导纳和反射系数的关系计算波导一端短路时不同偏距纵缝的谐振长度,进行矩形端头与半圆端头的等效转化并给出了与仿真结果的比较。单个缝隙参数的确定为采用HFSS软件仿真法、等效电路法或场分析法进行波导裂缝阵列天线的分析和设计奠定了基础。     

X波段波导端头裂缝的互耦分析

用矩量法(MOM)导出求解X波段波导端头裂缝单元间互耦等效磁流的模型。在此基础上给出了等效磁流在激励和未激励单元内部产生的场、反射系数、驻波系数和两单元间耦合系数等的计算公式。分别在共E、H面条件下分析了两X波段波导端头裂缝互耦的影响,并对单元间不同相对距离和工作频率时的互耦影响规律进行了讨论。研究结果表明,该算法简单,计算值与测试结果吻合较好。     

十字交叉振子类型圆极化天线的研究

通过对Ｈａｌｌｅｎ方程进行矩量法求解，讨论了十字交叉振子类型天线产生圆极化辐射时两对振子长度选择的方法；计算了几种情况下天线的远区辐射场；指出十字交叉振子、伞型振子等这类天线由于具有结构紧凑、工作可靠、易于赋形等特点，可广泛应用在空间飞行器上。     

基于涡动力学的翼型虚拟质量的理论与计算模型

从涡量矩定理出发,通过保形变换法推导出翼型在不可压流场中的虚拟质量。利用变换前后的涡层守恒关系、结合边界元方法的原理,革新了翼型外平面到单位圆外平面的保形映射算法。理论推导结果表明,翼型的虚拟质量只与不可压流体的密度及翼型本身的形状有关。算法在变换对称与非对称Joukowski翼型、RAE2822翼型,以及若干NACA系列翼型时,节点位置的偏差在0.2%内,虚拟质量的计算值与理论值吻合良好。     

使用固体火箭发动机的快速机动卫星质量矩控制研究

针对使用固体火箭发动机进行卫星快速变轨机动时的姿态翻转问题,提出使用二维质量矩控制技术予以解决。首先分析了喷气阻尼力矩对三轴稳定卫星姿态的影响,随后建立了考虑推进剂燃烧过程的完整动力学模型,并从通道耦合以及扰动力矩角度对模型特性进行了分析;最后利用仿真手段对质量矩控制卫星姿态的可行性进行了仿真分析,同时考察了发动机不同装药形式以及外形尺寸对控制系统操纵性能的影响。结果表明:二维质量矩控制卫星姿态是切实可行的,且短粗型的发动机结构对控制系统设计更加有利。