一种精确鲁棒的刚体航天器特征轴旋转控制策略(英文)

特征轴旋转表征了两个方位之间的最短角路径,通常被看做是一种拟最小时间的快速姿态机动策略。本文在动力学方程中考虑了外部扰动和系统参数不确定性,基于时变滑模控制技术(TVSMC)研究了刚体航天器特征轴旋转的鲁棒控制问题。首先,通过一个TVSMC算法揭示了所提出鲁棒特征轴旋转策略的主要特点,并且证明了全局滑模的特点和闭环系统的稳定性,给出了特征轴旋转的必要条件。然后,为了抑制全局抖振,提高控制精度,提出了一种基于扰动观测器的时变滑模控制(DOTVSMC)算法。其中,采用边界层方法来削弱抖振并设计了扰动观测器来补偿不期望的影响。在航天器的姿态表征参数选择上,采用了没有冗余性的修正罗德里格斯参数(MRP)。最后,采用数值仿真来验证提出方法的有效性,并采用调宽调频(PWPF)技术来调制开关推力器。     

一种基于多虚拟观测量的组合导航自主完好性监测方法

完好性用于导航系统出现故障的情况下提供及时的告警,是生命安全类用户需要考虑的重要性能指标。基于惯性导航系统（INS）辅助的卫星导航自主完好性监测算法,提出了一种利用INS构造3颗虚拟卫星观测量的组合导航系统自主完好性监测方法,通过构造视线方向相互垂直的3颗卫星,最大限度利用组合导航中INS的导航信息,在2颗可见星条件下就能实现故障检测。相比传统接收机自主完好性监测(RAIM)方法,该方法提高了检测算法可用性。在GPS单星座且INS定位误差方差σ_s=1m条件下,加入35m单星故障幅值,传统加权RAIM故障检测概率为48.51%,本文算法检测概率为95.21%,检测性能提升47%;与INS辅助的卡尔曼滤波残差检测法相比,在相同INS精度等级条件下该方法也具有更高的检测概率。此外,仿真分析了不同INS精度等级对该方法故障检测性能的影响,结果表明INS精度越高,该方法检测性能越好。     

磁悬浮电励磁三相直线同步电机离线参数辨识

建立磁悬浮电励磁三相直线同步电机(MSEETPLSM)的连续时间参数型状态空间方程数学模型,利用前向一阶差分方法将连续时间数学模型离散化成离散时间参数型状态空间方程数学模型,再利用z变换写成递推最小二乘算法标准形式的数学模型。利用递推最小二乘算法在初级转子静止状态下辨识出MSEETPLSM的电阻及自感参数。利用计算机数值仿真软件仿真MSEETPLSM参数的离线辨识算法,得到MSEETPLSM的初级与次级电阻与电感时域辨识曲线,仿真曲线收敛速度较快且辨识精度较高。仿真结果验证了该参数离线辨识算法的有效性。     

引信多普勒频率的线性稳健拟合

由于体目标效应影响引信多普勒频率数据经常包含误差(尤其是野值),给飞行试验结果分析带来困难。针对该问题,提出一种用于去除误差的线性稳健拟合方法。首先,建立引信多普勒频率数学模型并对多普勒频率进行线性转换;然后,在分析线性稳健拟合的M估计法及其权重函数的基础上,给出多普勒频率线性稳健拟合的方法及步骤;最后,对拟合方法及其精度进行仿真验证。仿真结果表明:多普勒频率仅含随机误差时,经一次稳健拟合精度就很高。同时,包含多个野值时,经2次稳健拟合和1次野值修正也可达到较高精度。结论是经线性稳健拟合后的引信多普勒频率可用于飞行试验引战配合结果分析以及脱靶量估算。     

压气机特性曲线精确分步拟合方法研究

针对压气机特性曲线分步拟合中坐标变换方法不明确的问题,提出先对压比进行坐标变换,坐标变换中的参数对折合转速进行拟合,之后折合流量或效率分两步对压比和折合转速进行拟合的改进方法。用多个指标对拟合结果进行了评估,给出了拟合阶次的选取方法。实例说明了改进方法的有效性,进一步说明了拟合中坐标变换的意义,以及第二步系数拟合中牛顿插值法和最小二乘法的适用情形。     

一类不确定非线性系统的鲁棒自适应L2-增益控制

基于Backstepping递推设计方法对一类复杂不确定非线性系统提出了鲁棒自适应L2-增益控制方法。该方法结合了自适应控制和L2-增益控制≤γ的优点。它不仅使系统具有鲁棒性还使其对干扰具有L2-增益控制。同时，把常规设计方案需要过多参数进行辨识问题简化为只需与未知干扰个数相同参数进行辨识，简化了控制器结构。本文由于所研究对象为一般非线性系统，因此其结果具有一般性。最后。通过仿真算例验证了本文所设计控制方法的有效性。     

欠驱动直连式三体绳系卫星非线性姿态跟踪控制

针对存在外部有界干扰和控制饱和的欠驱动直连式三体旋转绳系卫星系统姿态跟踪控制问题,提出了一种分布式非线性控制方法。首先考虑单体欠驱动绳系卫星姿态模型,由于其复杂的非完整动力学特性,应用微分同胚映射的方法先将模型进行转换,进一步基于反步法设计了欠驱动姿态跟踪滑模控制器,并结合抗饱和方法解决了控制受限的问题。然后应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的一致最终有界性。进一步考虑绳系卫星系统的运动同步性,将欠驱动单体绳系卫星姿态控制器设计扩展至直连式三体绳系卫星姿态系统,设计了分布式欠驱动非线性控制器。最后进行了数学仿真,验证了本文所设计控制方法的有效性。     

系统辨识在压力计量中的应用研究

针对压力传感器计量检定中数据处理的具体要求,提出利用系统辨识理论对数据进行处理,采用最小二乘一次完成法实现压力传感器工作直线方程参数的辨识。     

高精度液浮陀螺仪在双轴转台上的标定方法与误差分析

为提高液浮陀螺仪在双轴转台上的标定精度,将双轴转台的误差,陀螺仪的安装误差以及陀螺仪自身的静态误差建立在陀螺仪的标定模型中,在1g重力场中分别建立了16位置和20位置陀螺仪的标定方案。采用误差分离技术与最小二乘法来标定液浮陀螺仪的误差模型系数。与传统的8位置标定方法相比,本文所提出的两种多位置标定方法可以自动规避或补偿双轴转台误差,也可消除不易测量的陀螺仪安装误差对标定结果的影响,以此来提高液浮陀螺仪的标定精度。最后对提出的多位置标定方法进行误差分析,验证了方法的有效性。     

摆冲试验机标准谱形库构建及调试方法研究

文章针对新研航天产品没有现成的控制谱形可借鉴的问题,为了获得试验规范要求的控制谱形,设计了冲击试验方案,通过开展大量试验采集试验谱形数据,由最小二乘法获得摆角、波形发生器、缓冲垫等各因素组合下的最优拟合曲线,并归纳汇总获得标准谱形,形成摆冲试验系统标准谱形调试数据库,再经过多个工程型号试验验证了其有效性和便捷性。分析摆角、波形发生器刚度、缓冲垫类型、夹具重量及装夹螺钉数量对冲击响应谱形的影响,总结形成摆锤式冲击试验机调试方法。研究成果有助于指导航天产品冲击响应谱试验控制谱形的快速确立,以缩短调试时间,降低试验风险。