基于分数阶滑模的挠性航天器姿态鲁棒跟踪控制

针对挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出一种新型的具有强鲁棒性的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的快速收敛性与信息记忆性,在滑模面与控制输入中均引入分数阶微分算子,使新型控制器具有分数阶微分与滑模控制的双重优点,从而使姿态跟踪控制系统具有更好的快速性、强鲁棒性和良好的抗干扰性.进一步使用Lyapunov理论与分数阶稳定性理论证明了整个系统的稳定性,分析了分数阶滑模面的优点.数值仿真验证了分数阶滑模控制器的有效性与良好的控制性能.     

航天器软件参数修改的测试策略研究

梳理了现有的回归测试策略,并结合航天器软件参数修改错误的2个实例分析,提出了一种新的回归测试策略。该策略借鉴回归测试用例集约简算法中的需求驱动方法,提出了基于构建程序-需求覆盖矩阵和测试用例-需求覆盖矩阵进行回归测试的方法,并给出了按照该策略实施软件参数修改测试的流程。最后,提出了将该测试策略工具化的设想,如研发代码变更影响域自动分析工具,或者使用已有的商用工具。     

航天器预测与健康管理技术研究

从研究进展、体系结构和关键技术三方面概述了航天器预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技术。概括了国内外航天器PHM研究进展,总结了PHM通用方法体系和逻辑分层、视情维修等通用性PHM体系结构,在此基础上提出采用星地协同三级闭环的模式构建卫星PHM系统;结合航天器技术特点,分析了航天器PHM各个功能层级的关键技术,并对我国航天器PHM技术的发展提出了建议。     

一种载人航天器深空通信系统架构的设想

为保证深空探测载人航天器与地面之间的可靠通信,在分析载波频率、信源压缩技术、编码技术和调制方式的基础上,提出了一种载人航天器深空通信系统架构,综合考虑各种通信业务的需求,采用LDPC编码、SOQPSK调制等先进技术,充分利用深空通信信道宽带宽的特点。相比于现有的深空探测航天器,文章提出的深空通信系统架构可获得更高的增益,能以更高的数据速率进行可靠通信,具有一定的技术前瞻性和较高的工程应用价值,对我国后续载人登月及其他深空飞行任务具有一定的参考意义。     

航天器器一地对应仪表显示系统软件的设计与实现

仪表显示系统作为航天器性能参数、导航参数显示及航天员人机交互的窗口,在航天飞行任务中发挥着重要作用.针对依据工程遥测源码值监视航天器状态的传统方法直观性差、不便于地面人员监控的特点,文章设计并开发了一套基于VC++和OpenGL的航天器器一地对应仪表显示系统软件,并对其实现进行了分析和说明.该软件仿真了多功能仪表显示器...     

中外交会对接技术比较研究

目前,掌握航天器交会对接技术的国家或联合体有美国,俄罗斯,欧洲航天局,日本和中国。文章对上述五方的交会对接技术进行分析、比较与评述,包括发展过程与现在的技术水平以及未来的发展趋势,涉及交会敏感器、连接机构、交会对接控制等关键技术。在交会对接领域内,美国与苏/俄基本沿不同的技术途径发展,一直处于世界领先地位;欧洲、日本与中国也各有特色与技术优势,中国取得了世界瞩目的成就,但欧洲与日本的潜在实力也不容低估。     

Intelligent spacecraft module

The paper presents the development of an on-going research project that focuses on a human-centered design approach to habitable spacecraft modules. It focuses on the technical requirements and proposes approaches on how to achieve a spatial arrangement of the interior that addresses sufficiently the functional, physiological and psychosocial needs of the people living and working in such confined spaces that entail long-term environmental threats to human health and performance. Since the research perspective examines the issue from a qualitative point of view, it is based on establishing specific relationships between the built environment and its users, targeting people?s bodily and psychological comfort as a measure toward a successful mission. This research has two basic branches, one examining the context of the system?s operation and behavior and the other in the direction of identifying, experimenting and formulating the environment that successfully performs according to the desired context. The latter aspect is researched upon the construction of a scaled-model on which we run series of tests to identify the materiality, the geometry and the electronic infrastructure required. Guided by the principles of sensponsive architecture, the ISM research project explores the application of the necessary spatial arrangement and behavior for a user-centered, functional interior where the appropriate intelligent systems are based upon the existing mechanical and chemical support ones featured on space today, and especially on the ISS. The problem is set according to the characteristics presented at the Mars500 project, regarding the living quarters of six crew-members, along with their hygiene, leisure and eating areas. Transformable design techniques introduce spatial economy, adjustable zoning and increased efficiency within the interior, securing at the same time precise spatial orientation and character at any given time. The sensponsive configuration is programmed to exhibit behavior in direct relation to human activity. It is based upon two active systems, the Activity Evaluation System (AES) and the Response System (RS), with combined action that is always open to the control of the user. The AES monitors the daily schedule of the astronauts in order to find patterns of activity, understand the context of actions and moreover to assess the psychological condition of the crew-members. If it finds cause for intervention, AES will give way to the RS which employs smart materials, controllers and actuators in order to perform required changes in the environmental factors, both spatial (volume and surface) and ambient (audio, visual, olfactory, and haptic), and induce a desirable spatial and/or psychological condition that is beneficial for the astronauts? comfort and well being.     

航天器介质盘环结构内带电特性三维仿真分析

针对航天器内特定结构的内带电（IDC）问题，以航天器典型复杂介质结构——太阳帆板驱动机构介质盘环为研究对象，开展了地球同步轨道恶劣充电环境（Flumic3）下介质内带电三维仿真分析。通过Geant4实现电荷输运模拟，根据电荷守恒定律数值计算得到电场，在此基础上，研究了屏蔽厚度对介质内带电的影响规律，提出了根据屏蔽厚度调整入射电子能谱能量下限以提高计算效率的方法。仿真结果表明，盘环结构内带电最严重部位是盘环最外圈上层介质与金属导电环接触的上边沿；增加屏蔽厚度可以减缓充电风险，但是随着温度降低，屏蔽效果会随之减弱。在地球同步轨道恶劣充电环境（Flumic3）下，当温度低至183 K时，由于辐射诱导电导率成为总电导率的主导部分，从而增大屏蔽的同时也会降低介质电导率，导致即使3 mm铝屏蔽下仍可能出现接近10⁷ V/m的场强峰值。     

航天器高稳定结构热变形分析与试验验证方法研究

航天器高稳定结构研制须探讨微米级结构热变形仿真分析与试验验证工作,以满足空间环境交变温度载荷下结构微变形要求。根据机热一体化设计的特点,提出机热一体化分析方法进行机、热载荷交互,机、热温度场交互过程由手动赋值的几天时间缩短至几分钟,且映射误差小于1℃。基于数字图像相关测量技术,采用高稳定结构微米级变形的非接触式测试方法进行试验验证。结果显示,文章中的高稳定结构在轨热变形为2~30μm。文章提出的分析与试验验证方法,可为航天器高稳定结构设计及验证提供参考。     

国外航天器电子系统的几个重要发展趋势

首先,界定了所讨论的航天器电子系统的范畴,即限于航天器平台或公共服务模块部分的电子设备。然后,从分布式模块化结构电子系统发展、工业标准体系的应用、空间电子单机与元器件先进制造技术影响和数字化设备应用等方面,综述了国外航天器电子系统技术十余年的发展成果和趋势,其中重视系统体系结构研究、工业标准向空间技术领域推广等经验值得借鉴。