航天器组合体能量平衡分析系统设计及应用

针对航天器组合体的任务特点,提出了适用于组合体飞行、电源系统并网运行的能量平衡分析方法,并在此基础上设计了能量平衡分析系统。该系统包括能量平衡分析及实时监控两个模块,其中:能量平衡分析模块通过遮挡计算输出精确的太阳电池阵发电能力,利用实时负载状态及飞行程序计算航天器负载变化,并内嵌有应对长期在轨运行电源系统性能衰降问题的用户数据交互界面,同时考虑并网功率以及电源系统正常、故障多种工作模式,保证能量平衡计算精确度;实时监控模块将航天器在轨运行实时下传数据与理论分析值同步显示,可读性高,便于及时发现问题。文章设计的系统应用于2次交会对接飞行控制任务中,其计算效率高,精度高,为电源系统使用规划提供了理论基础。     

Xilinx ISE结合MATLAB对数字系统进行联合设计与仿真方法

文章介绍一种Xilinx ISE结合MATLAB对数字系统进行联合设计与仿真的方法,这种方法通过MATLAB来完成数字系统的原理方案仿真、分模块设计仿真和系统参数获取;在Xilinx ISE FPGA设计软件中编写VHDL语言程序来实现具体设计;在ModelSim波形仿真软件中进行波形仿真;通过比较Xilinx ISE与MATLAB的仿真结果差异来实现硬件模块的功能验证、模块内参数的调整和系统功能的直观验证;最后以某一设计实例介绍了该方法的具体应用。     

倾斜轨道卫星能量平衡优化分析方法

倾斜轨道卫星的光照条件和外热流变化规律复杂,使得卫星负载功率和输入功率处于复杂动态变化之中,这给卫星能量平衡准确分析带来很大的困难。文章提出一种基于卫星能量动态关联模型的能量平衡优化分析方法,通过合理选择电源工作模式和准确定位卫星最恶劣能量平衡情况,实现电源系统合理配置,优化能量平衡分析流程。以某倾斜轨道卫星的能量平衡优化分析实践为例,应用该方法建立的能源动态关联模型,可以准确确定太阳电池阵输出能力和储能设备容量,减小电源系统质量和尺寸,由此表明该分析合理、可行。     

中高轨航天器月影下能量平衡计算方法

针对使用锂离子蓄电池组的中高轨航天器,提出了一种月影下的太阳电池阵输出功率计算方法,构建了典型的中高轨航天器电源分系统的仿真模型,开展了航天器月影下能量平衡的仿真。采用该方法对某卫星月影下的能量平衡情况进行了计算,并将计算结果与实际遥测数据进行比对,结果表明:该方法可以实现航天器月影下功率平衡的高精度计算。文章提出的方法可以为航天器在轨月影的预测和月影期间蓄电池组的在轨管理提供参考。     

基于Saber-Simulink的PPT卫星电源控制器联合仿真

本文的目的是通过Saber-Simulink联合仿真来验证作者建立的峰值功率跟踪(PPT)卫星电源控制器的有效性以及这种联合仿真方法的合理性。首先在MATLAB/Simulink中建立卫星电源控制器模型,包括PPT控制器模块,工作模式转换模块以及恒流-恒压(CC-CV)充电控制器模块。结合Simulink和Saber两者的优势,详细介绍了两软件接口定义方法并对基于PPT的卫星电源系统进行联合仿真。仿真结果表明卫星电源控制器工作模式切换正常,Saber-Simulink联合仿真是一种可靠的系统仿真方法,适合用于卫星电源控制器的仿真。     

开关电源EMI的分析与滤波器设计

论文主要阐述开关电源电磁干扰产生原因与机理、EMI电源滤波器的基本原理、设计原则和滤波器件的参数选择。论文中使用了MATLAB软件建立滤波器仿真模型,通过编程计算出滤波元件的参数并分别对滤波器的理想及高频电路模型进行仿真分析,讨论元件参数、高频分布参数对滤波器频率特性的影响。论文中使用的滤波器设计方法同样适用于多级滤波器、交流单相滤波器及交流三相滤波器的设计。     

单相流体回路系统的热性能与流动性能集成分析研究

概述了研究流体回路系统可采用的3种方法，介绍了单相流体回路热性能和流动性能的分析计算过程，并以一个流体双回路系统为例，进行了MATLAB编程计算与SINDA／FLUINT建模计算，通过对两种计算结果的比较，初步验证了利用SINDA／FLUINT软件对流体回路系统进行热性能和流动性能集成仿真分析的可行性。     

卫星电源系统优化设计

对卫星电源系统进行总体优化设计是提高其可靠性和性能,减轻重量的一条重要途径。以太阳同步轨道卫星为背景,研究了太阳电池阵/蓄电池组联合电源系统的优化设计。包括以下内容:(1)轨道光照条件的计算方法;(2)研究了固定展开式、一个自由度对日定向式和两个自由度对日定向式等构型的太阳阵的最佳应用范围,建立了太阳阵的直流分析模型;(3)建立了蓄电池组的容量设计方法和直流分析模型,对蓄电池组的组成和充电方式,能量多圈平衡等问题进行了优化分析;(4)以太阳阵的输出功率为目标,对峰值功率跟踪(PPT)和直接能量传输(DET)两种太阳阵功率调节方式的应用范围进行了分析和比较。以电源系统的重量功率比最小为目标函数,对四种典型DET方式的电源系统配置方案进行了优化比较;(5)建立了以母线为核心的电源系统的交流小信号模型,导出母线阻抗,稳定性,瞬态响应和纹波的分析方法,对母线性能进行了优化设计;(6)对SEDSAT-1小卫星电源系统进行了仿真实验,部分验证了上述研究结果。本文的研究可用于电源系统总体设计的方案比较和方案优选过程。它将有助于定量地比较和优选电源系统设计方案,并实现降低重量功率比和提高性能的目的。     

一种阵列赋形波束算法的研究

采用Woodward-Lawson抽样法,应用MATLAB软件编程仿真实现了阵列赋形波束的综合。对36元波导缝隙阵列的电流相位和幅度分布进行计算,把计算综合得出的方向图和已知要求的方向图进行对比分析,两者基本吻合,证明了此方法在工程上的可应用性。最后进行了MATLAB界面的简易设计,便于电流计算,有利于技术在工程实践中的应用。     

神舟飞船实时能量平衡分析系统设计与应用

通过对神舟七号飞行任务电源系统特点的分析,提出了飞行程序与能量平衡分析的一体化设计方法,进行了基于在轨遥测数据的实时监测系统设计与实现。所开发的系统经神舟七号飞船飞行任务验证,具有工程实用价值。     

立方星电源系统最大功率点跟踪优化控制方法

针对立方星在能量来源严重受限条件下如何提高太阳能利用率的难题,提出一种适用于立方星的集中供电式空间微电源架构(EPS),并设计基于改进粒子群优化算法的最大功率点跟踪(MPPT)控制策略来提升能量转换效率。首先,推导太阳电池阵列的数学模型,并根据太阳电池阵列的工作特性,提出电源系统最大功率点跟踪控制的物理系统实现结构。其次,设计基于改进粒子群优化(PSO)的最大功率点跟踪控制算法,并进行了数学仿真校验。最后,对所设计的电源系统架构进行了硬件实现和试验验证。地面试验结果表明,电源系统的太阳能最大转换效率可达95.5%。该电源系统成功应用于世界首颗12U立方星“翱翔之星”的飞行试验,在轨数据表明电源系统工作状态良好,为微纳卫星电源系统的设计提供了有益参考。     

平流层飞艇的能源技术和平衡分析

平流层飞艇作为近空间对地观测平台的一种实现方案,主要依靠自身庞大体积产生的静浮力而不像其它飞行器依靠相对空气运动产生升力,所以飞艇能够以较慢的速度飞行甚至能够在空中长期保持定点悬停即相对地面静止。具有长时间在平流层自主飞行的能力,是平流层飞艇设计的一个重要目标。文章对平流层飞艇能源系统的构成、部件及能源平衡分析方法作了介绍。     

基于I-DEAS的非线性多热源温度场反演研究

本文对I-DEAS进行了二次开发,完成了脚本与I-DEAS软件TMG模块的数据交互并自动控制计算流程,采用自适应算法和加权算法求解航天器热平衡试验中多热源非线性温度场反演问题,并研究了迭代初值、循环运算次数、迭代步长等参数对反演误差的影响规律。两种方法的反演结果吻合良好且精度满足设计要求,其求解思路和算法可为航天器件内部温度场的热平衡试验及热源的优化设计提供参考和依据。     

平流层飞艇的能源技术和平衡分析

平流层飞艇作为近空间对地观测平台的一种实现方案，主要依靠自身庞大体积产生的静浮力而不像其它飞行器依靠相对空气运动产生升力，所以飞艇能够以较慢的速度飞行甚至能够在空中长期保持定点悬停即相对地面静止。具有长时间在平流层自主飞行的能力，是平流层飞艇设计的一个重要目标。文章对平流层飞艇能源系统的构成、部件及能源平衡分析方法作了介绍。     

多波相参调制信号激励下的系统参数辨识

探讨了用来辨识飞行器上线性系统参数的新激励－－多谐波相参调制信号（ＳＰＨＳ）的性质及其在参数辨识中的具体应用。实验中运用系统辨识、参数估计、镜像映射原理，供助ＭＡＴＬＡＢ方便的矩阵运算能力，辨识了一个系统参数，结果说明此方法编程实现简洁、迅速，辨识精度高，适合系统的快速参数辨识。     

MATLAB与Visual C＋＋的混合编程

本文提出一种利用动态链接库技术实现VisudC 与MATLAB混合编程的方法。采用这种方法不但可以增加MATLAB语言程序的可移植性，而且可以脱离MATLAB开发环境自动运行程序。     

Problems of control arised during the implementation of scientific research program onboard the multipurpose orbital stations

This paper considers the problems of control arised in the process of implementation of experiments and research program performed onboard the multipurpose orbital stations (OS). The features of scientific program are analysed when using permanent OS main of which are the flexibility of the research program, the possibility of experiments rational planning and etc. Taking into account the experience gained during the long-term Salyut-6 and 7 stations operation ways and methods are proposed to increase the effectiveness of investigations based on the requirements definition for technical chracteristics of the research instruments and OS systems, development of operational requirements for erbital stations as well as methods for real time research program planning to be optimized.The development methods allow to receive maximum of useful information from the planned program when the resources are limited or to minimize the required resources at the set useful information. These problems solution is based on the methods of minimum/maximum theory as well as linear programming. The main complication of their solution is connected with a great number of the research program feasibility constraints. When experiments are carried out on scientific modules which are the part of the Mir station this problem comes more complicated due to additional constraints caused by gyropower stabilizers (GS) used in the control system. So far in this case while performing scientific observation the OS orientation should provide “favourable” GS operation mode as well as the required power balance.     

电动泵与挤压式推进系统对比研究

对电动泵和挤压式推进系统进行了对比研究,主要考虑了气瓶、增压气体、贮箱、电池和电机等因素对推进系统的影响,结果表明:相对于传统的挤压式推进系统,电动泵供应系统已经具有明显的优势,而且能够获得更高的综合性能;锂离子电池具有较大的能量密度和功率密度,更适合应用于电动泵供应系统;采用高性能永磁电机能够使得整个推进系统的质量更轻。在实际推进系统设计时,应综合平衡发动机推力、燃烧室压力和工作时间等参数的影响,才能有效地控制电池和电机的质量,保证整个系统具有较高的综合性能。     

LBI瞬时测距无源定位方法及其精度分析

研究了长基线干涉仪(LBI)体制下基于球面波前模型的瞬时测距无源定位问题,运用几何学原理,推导了一种利用无模糊相位差测量量对目标辐射源的单脉冲被动测距、测角的新定位方法,并通过MATLAB仿真验证了该方法的正确性.分析了定位精度与基线长度测量精度和相位差测量精度之间的关系,指出基线长度测量误差对定位精度的影响是不能忽略的.通过MATLAB仿真给出了不同测量精度下的GDOP等值线图.最后对进一步研究的方向进行了探索.