耦合混合变量的空间机动飞行器多学科设计优化

针对复杂耦合下的空间机动飞行器(SMV)多学科设计优化(MDO)问题,开展了同时考虑连续-离散混合变量的MDO求解技术研究。考虑空间机动飞行器总体方案设计需求,建立了包括轨道分系统、电源分系统、结构分系统、推进分系统、GNC分系统等多个学科的空间机动飞行器MDO模型;提出了基于变量转化法的混合变量MDO求解策略,将连续-离散混合变量MDO问题转化为普通MDO问题进行优化求解。优化后的空间机动飞行器总质量相比于初始方案降低了18.1%,证明了本文方法的有效性。与将离散变量作为连续变量优化的直接方式对比分析表明,本文提出的基于变量转化法的混合变量MDO求解策略在求解效率和可靠性方面更优。     

用变量分析法对固体火箭发功机作可靠性评定

本文介绍 Thiokol 化学公司 Wasatch 分公司在评定大型全尺寸固体发动机可靠性中,使用变量分析方法的一些新经验。可靠性评定是依据发动机各分系统设计鉴定试验和一次全尺寸发动机静止试车中得到的变量数据来进行的。本文介绍了各变量参数的确定、数据收集、变量分析和将若干分系统的变量数据综合得到系统可靠性评定值的全过程。     

C频段输出测试耦合器

该测试耦合器位于转发器的输入端和输出端，其主要作用是在转发器分系统和天线分系统对接后无测试端口的情况下，为系统联试提供测试通道。     

基于RO-NUIO/LMI的挠性卫星轨控期间姿控系统故障诊断

卫星轨控期间,由于推力偏心,会产生较大的干扰力矩,直接影响卫星姿态。针对轨道控制期间的挠性卫星姿态控制系统,设计了干扰解耦的降阶非线性未知输入观测器(RO-NUIO),用于故障检测与故障隔离。在设计过程中,首先通过坐标变换,使得不可观的状态及部分可观状态不受干扰影响,然后针对不可观的子系统利用可观状态的信息设计观测器,观测器中的部分参数利用LMI方法获得,可以弱化非线性部分对观测器的影响。所设计观测器的存在条件仅依赖于系统本身特性,无需在线验证。观测器采用降阶设计,同时借助LMI思想,结构简单,适合于非线性卫星姿态控制系统。仿真结果验证了降阶非线性未知输入观测器实现卫星姿态控制故障诊断的可行性与有效性。     

基于自适应FBFN网络的不确定系统容错方法

提出了一种基于自适应模糊基函数网络(AFBFN)的不确定系统的容错方法,解决不确定系统的故障容错问题。不确定系统由已知数学模型和未知模型组成。应用模糊基函数网络(FBFN)离线估计不确定系统无故障时的未知模型,用AFBFN在线估计系统的未知模型。由已知数学模型和FBFN组成参考模型。根据参考模型、实际系统和AFBFN的输出用另一个AFBFN得到不确定系统的反馈控制输入,使实际系统跟踪参考模型给出的期望输出。最后给出了某飞机的微波着陆系统仿真结果。     

卫星姿态系统执行器故障的自适应控制设计

针对带冗余执行器的卫星姿态控制系统,考虑部分执行器发生未知故障(故障模式、大小、时间均未知)的情况,结合Backstepping方法设计了自适应容错控制器,使得当一个甚至多个飞轮出现未知故障时,系统能调整正常执行器的输入,补偿故障执行器的影响,保证系统闭环稳定及输出信号对参考输出量的渐近跟踪.对该算法进行仿真验证,得到了较理想的控制效果.     

系统可靠性BAYES综合分析方法

基于成败型试验数据，不考虑系统或分系统的寿命分布，发展了一种适用于串并联混合系统的Bayes可靠性综合方法。将并联系统等效为串联单元，从而将串并联混合系统转化为纯串联系统。利用系统的后验分布确定各分系统的先验分布，再通过各分系统的一阶、二阶矩综合获得系统的一阶、二阶矩，在此基础上进行系统可靠性分析计算。实例分析说明了方法的有效性和实用性。     

基于JZ4780的嵌入式伺服实时监控系统

介绍一种以自主可控的JZ4780处理器为核心的嵌入式伺服实时监控系统,全面论述软、硬件的设计实现过程,对系统主要功能电路进行详细阐述,并采用Qt编写了友好、美观的人机界面。研究结果表明,系统具有集成度高、成本低、功耗小、安全性好、可靠性高等优点,可为今后研制完全自主可控的伺服分系统提供经验。     

C频段输入测试耦合器

测试耦合器位于转发器的输入端和输出端。其主要作用是在转发器分系统和天线分系统对接后无测试端口的情况下，对转发器分系统进行测试。     

一种新型滑模控制算法在挠性多体卫星姿态控制中的应用

针对一类挠性多体卫星的复合控制问题，提出一种新型滑模变结构控制算法。新型算法利用闭环系统Lyapunov函数的一阶导数估计值设计控制器，且控制器采用了递归学习控制结构，能够有效解决传统滑模控制技术的颤振问题。随后根据Lyapunov稳定性理论证明闭环系统轨迹可以快速收敛到滑模面，并且系统状态误差可在滑模面上渐近收敛到零。此外，设计的控制器能够有效抑制外部干扰，而且控制器只需要控制输入矩阵信息而不需受控系统和未知参数的其他先验信息，使得算法具有较强鲁棒性。最后通过数值仿真与现有文献中控制算法进行对比，结果充分验证了本文设计控制算法的有效性和实用性。     

火星全球遥感探测器多学科建模与协同优化

针对火星全球遥感探测器的总体参数设计与优化问题,基于多学科设计优化(Multidisciplinary Design Optimization,MDO)的思想,首先建立以遥感性能和总质量为综合优化目标的总体优化模型,从而实现对总体指标的分解,作为分系统设计的输入条件。基于总体指标分解的结果,然后对探测器的载荷、电源和控制等分系统的变量及约束进行分析,得到分系统优化模型。采用协同优化方法对整个优化问题的耦合关系进行协调并由总体向分系统传递指标和相关耦合参数,采用自适应动态罚函数法和多种优化算法协作优化的寻优机制,来提高总体优化与分系统优化寻优收敛的速度,从而求解获得协同一致的探测器总体参数优化结果与分系统优化结果,验证了MDO方法应用于航天器总体设计的有效性。     

基于微分平滑的欠驱动刚性航天器时间最优轨迹规划研究(英文)

针对非轴对称欠驱动航天器提出了一种新的基于微分平滑特性的时间最优轨迹规划算法。首先,在控制输入受限的约束条件下,对给定的初末姿态,选取航天器机动时间最短为待优化的性能指标。其次,在欠驱动航天器的非受控轴上引入虚拟控制输入,扩展系统的平滑特性,从而使得系统的姿态和控制输入变量均可由平滑输出函数及其各阶导数代数表征;同时为保证优化问题的等价性,引入虚拟控制输入始终为零的附加等式约束。进一步,利用伪谱法离散系统的平滑输出函数,将优化问题最终转化为一个低维的,仅含有代数约束的非线性规划问题,且无需积分求解系统的动态力学方程。仿真结果表明该算法不仅能够有效地减少优化所需的时间,而且运算精度较高。     

实验教学遥测系统中的一种码型反变换方法

在遥测系统中有许多种数字信号码型可以使用。在遥测解调分系统中 ,通常采用 NRZL 码作为输出码型 ,这就需要将系统输入的其它码型反变换为 NRZL 码。文中介绍一种在实验教学遥测系统中采用的利用匹配滤波、门限判决、采样、移位、异或的手段来实现码型反变换的方法。     

卫星系统频谱分析方法研究及应用

文章讨论了复杂卫星系统的频谱分析思路和方法,通过对卫星射频系统的工作频段组合的线性计算,可以找到如谐波、互调等非线性干扰所引起的潜在电磁兼容问题。介绍了用LabView平台开发的一个频谱分析软件及其在具体型号中的应用界面,将已知的卫星射频分系统的一些收发设备相关频率信息输入该软件中,可以计算出各收发设备之间可能存在的干扰对。     

火箭无线系统电磁兼容性研究

无线系统作为火箭的关键分系统,其电磁兼容性制约了火箭的可靠性。以某固体火箭为例,通过仿真分析研究了天线的电磁辐射特性、无线设备间的耦合程度以及装舱后系统整体的电场分布,分析结果预示系统可能存在电磁不兼容趋势。基于仿真结果,设计实施了单机电磁兼容性验证试验、桌面散态系统试验(不含火箭结构影响因素)和系统匹配试验(含火箭结构影响因素),分别从设备级、桌面散态(分系统)级和全系统级依次验证了无线系统的电磁兼容性,得到了该火箭无线系统满足电磁兼容的结论。通过仿真与试验的结合,形成了火箭无线系统电磁兼容性研究方法。结果表明,研究方法可行,且具有较高的工程应用价值,可为复杂系统的电磁兼容性设计与验证提供参考。     

中国海洋一号卫星有效载荷总体设计与在轨性能评估

综述了中国海洋一号卫星有效载荷分系统的总体设计技术,分析了有效载荷任务需求,详细介绍了技术指标匹配性设计、系统组成、系统集成优化设计等,总结了有效载荷总体设计的创新性。     

"神舟"号载人飞船电源分系统的研制

根据载人航天的特点和飞船电源系统的任务,研制了"神舟"号载人飞船的电源分系统,并介绍了该分系统及其技术的特点,以及采用的安全性和可靠性技术措施。数次飞行试验结果表明,所设计的电源分系统性完全满足载人航天工程的要求。     

运载火箭产品去型号化组批投产管理模式研究

正运载火箭研制生产属于大型的系统工程,具有复杂的总体及分系统层级关系,较高的技术门槛,同时存在生产数量、生产工艺、适用条件及环境条件等生产输入要求变化频繁且定制的特点。在运载火箭系统中,型号产品分别隶属于不同分系统层级,一般而言,整箭单机总数量近千余台套,且涉及不同分系统的单机单位众多。因此要在任务规定期限内保质保量完成相关分系统的单机产品设计、生产、试验、交付工作,便成为按任务要求节点完成发射的关键环节。与此同时,各大总体用户及有效载荷领域对运载火箭星箭接口的差异化需求不断增加,一箭两星、一箭三星甚至一箭六星的需求日益增加,都对运载火箭生产带来了新的挑战。     

灵敏度及鲁棒稳定性理论在导弹发射决策中的应用

本文运用系统敏灵度理论分析了多变量系统在参数摄动条件下的动态特性。为了提高系统鲁棒性,对影响系统动态性能的不同参数偏差间的相互补偿、最优搭配及对判定域的影响进行了研究。本文旨在给出一种简单、实用的方法,以便在某些参数超出允许限的条件下,为现场指挥决策提供系统有关的定量信息。     

带随机时延的网络控制系统鲁棒滑模观测器

针对一类具有未知外界干扰的网络控制系统,通过对误差动态系统进行线性变换,将网络时延对观测误差系统的影响转化为满足匹配条件的有界不确定项,根据滑模控制理论,在原闭环系统的反馈回路,提出一种鲁棒滑模观测器的设计方法。基于Lyapunov理论,证明观测误差系统对时延引起的不确定项和外部干扰均具有鲁棒性,并证明所设计的观测器可以保证误差系统渐进收敛到所构造的滑模面,且滑模面误差变量渐进收敛到平衡点。通过对控制律的改进,降低系统抖振。同时将观测器的参数设计问题转化为线性矩阵不等式问题,给出观测器系统参数矩阵的设计方法,并进一步给出优化的求解过程,从而避免过大的观测器输入。通过对一种柔性关节机器臂的网络化系统仿真,验证所提方法的有效性。