空间站机械臂任务规划方法

任务规划技术是航天任务执行过程中的核心关键技术,针对空间站机械臂的外自主行为受限、行为多样、分支众多,存在多类型约束以及多资源条件限制等特点,对空间站机械臂任务规划方法进行研究。对任务需求进行分析形成月事件,地面工程师给出将任务分解为子任务的建议,将月事件分解为具有逻辑关系的飞控事件,飞控事件集合描述了航天器不同的行为及不同模式下的行为,每一个模式下的飞控事件由控制动作或控制动作序列构成,建立了分层规划对象模型。同时,构建状态空间集合描述时变的器上状态和状态值,在飞控事件层和控制动作序列层建立状态推理模型。采用多约束逻辑表达式对联合约束进行描述,将运动飞控事件进行归一化设计。在时间的调度和资源条件限制下在规划器中进行迭代求解,生成地面控制动作序列,实现任务目标并用于任务实施。在空间站机械臂在轨任务中验证了该方法的正确性和高效性。     

基于M56F807的无人机飞控系统设计

针对小型无人机飞控系统在功耗、成本、可靠性以及集成度等方面的较高要求,设计了一种基于Freescale M56F807型DSP和PID控制策略的飞控系统。针对某型号的无人机,详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件和软件结构。采用了时域信号的取样积累平均方法,减少了算法的实现难度,提高了采样精度。对硬件设计中的关键技术进行了研究,系统具有设计精炼,可靠性高,开放性好等优点。基于DSP的现代高速数字处理飞控系统,能够赋予无人机更大的机动性、更高的灵活性和更广泛的适用性。     

飞船环控生保系统主要故障模型分析及飞控对策

研究了载人飞船环控生保系统主要故障模型及飞控对策，根据系统工作原理建立了影响飞行安全的主要故障模型，如舱体泄漏、气源消耗过量和CO2净化失效等，应用该类模型对飞行数据进行实时处理，判断或预测故障，同时给出飞控对策。该方法已成功应用于首次载人飞行。     

一种临近空间太阳能无人机自主故障诊断及应急处理策略

依据临近空间高空长航时太阳能无人机的特点,提出一种适用于此类无人机的自主故障诊断及应急处理策略。具体地,构建飞控系统故障诊断体系结构及逻辑规则,综合利用单机设备的状态回报、传感器输出等信息,设计逻辑规则判定单机状态或整机的飞行状态是否异常,并结合当前的飞控模式和飞行阶段确定应急等级和相应的处理策略。从设备复杂度和处理逻辑上讲,本策略较传统无人机的应急处理策略有较大差别,是一种新型的飞控系统自主故障诊断及应急处理策略,可为太阳能无人机飞控应急系统设计提供有效参考。     

一种基于约束规则的航天器全相位交会对接程序规划方法

针对载人航天领域交会对接过程,设计了一种基于约束规则的程序规划方法,将飞行程序按照相关性划分为飞控事件,将事件约束与时间或圈次解耦,形成适用全相位交会对接的规划配置体系,通过一套配置实现各正常、应急分支程序的规划生成,相比传统基于时序的程序设计方法,提高配置的适应性,提高程序设计效率,为后续交会对接程序规划设计提供参考。     

基于匿名领航者飞控的RT-Thread操作系统的移植

随着MEMS器件高精度和小型化的发展,四旋翼飞行器在各个领域的应用突显出来,特别是在一些危险性高,不适合人工作业的场合,四旋翼的应用能够大大帮助人们解决所遇到的问题。因此四旋翼飞行器也成为了一个热门的研究方向。四旋翼飞行器的核心部件飞行控制器的强大与否决定着四旋翼功能的多少和性能的高低。一款高实用性的飞行控制器对四旋翼具有至关重要的作用。市面上的飞行控制器的硬件平台基本没有区别,飞控的性能参数差别主要体现在飞控算法上,而复杂的飞控算法经常需要嵌入式实时操作系统来调度各种资源,课题通过使用市面上常用的开源飞控匿名航领者飞控作为硬件平台,移植了国内开源嵌入式实时操作系统RT-Thread,并通过观察串口输出信息和操作GPIO点亮LED验证了系统的成功移植,为后续在该飞控平台上继续二次开发打下了基础。     

航天科技集团总结天宫一号在轨飞行任务

9月30日,中国航天科技集团公司召开“天宫一号在轨飞行任务”系统级评审会,审议通过了《天宫一号在轨运行任务总结》,认为天宫一号在两年寿命期内飞行结果满足工程总体要求,在轨飞行任务取得圆满成功。会议就天宫一号的飞行任务执行情况和主要技术成果等方面进行了汇报,总结了天宫一号的发射及在轨测试阶段主要飞行事件及执行情况、平台功能验证等功能。天宫一号探索并建立了适应多飞行器在轨并行管理、技术状态新、接口关系复杂、协同性高、决策实时性强等要求的联合飞控管理模式,实现了在轨运营全过程“统一组织、统一调度、统一监视、统一决策、统一确认”,为空间实验室和空间站的研制奠定了坚实的基础,标志着中国实现了载人航天“三步走”战略的第二步第一阶段任务。     

在轨操控机器人拓邻域搜索三维路径规划

针对空间在轨操控机器人在桁架式空间站执行操控任务时,需要在桁架间自由穿行且时刻与空间站保持接触的任务特性,提出基于拓邻域搜索蚁群算法的三维全局路径规划方法.该方法首先建立桁架式空间站的三维栅格模型;充分考虑机器人穿行时的包络约束和操控时的接触约束,在路径规划和轨迹搜索前对被操控对象的三维栅格模型进行预处理和修正,缩减路...     

基于DSP的总线式飞控系统

针对小型无人机控制系统对功耗、成本、可集成性等的较高要求,设计了一种基于DSP芯片TMS320F2812的总线式飞行控制系统。详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件构成,包括采用DSP为处理单元的飞控计算机、采用低成本MEMS惯性器件的捷联式姿态航向基准系统(航姿仪)和提高通讯可靠性的双余度总线。飞行试验表明该系统满足小型无人机自主控制任务对于可靠性和精度的要求,同时也是一种轻型、低成本、高集成度的方案。     

高分多模卫星飞行程序设计及验证

高分多模卫星(GFDM-1)兼具高分与敏捷特性,具备多种敏捷成像模式,同时具备自主任务管理功能。其飞行程序设计具有在轨工作模式多样、工作状态复杂且耦合性强等特点,首次采用天地一体的自主任务管理方式进行飞控实施。因此,在飞行程序设计中重点开展了事件时序设计和优化,合理设计并行时序并综合采用多种执行方式对事件流程进行优化,实现快速状态建立;针对卫星设计和敏捷特点分析,识别太阳翼展开及捕获跟踪、多模式高频度的载荷任务规划、中继数传模式等关键事件,对其开展地面仿真进行设计优化。高分多模卫星在轨应用和验证结果表明:卫星在轨运行良好,各飞行事件有序开展,飞行程序设计合理有效。     

未来空间技术发展展望

经过近50年的发展,我国空间技术取得了举世瞩目的成就,在新的历史时期,世界航天将跨入一个新的发展高潮,我国经济社会的发展对航天事业提出了更高的要求。文章提出了我国未来航天器发展体系,介绍了未来5年我国空间技术发展的重点任务,分析了专业技术发展方向,提出了创新发展的对策建议。     

任务空间内空间机器人鲁棒智能控制器设计

研究了基于神经网络的自由漂浮空间机器人在任务空间内的轨迹跟踪问题。首先利用RBF神经网络来逼近自由漂浮空间机器人高度非线性的动力学模型，然后设计了鲁棒控制器对逼近误差和外部干扰进行抑制。利用Lyapunov直接方法建立的新的神经网络参数和连接权值的在线学习算法，以及利用耗散理论设计的鲁棒控制器保证了系统的稳定性，并能够使系统L2增益小于给定的指标。利用该控制器对平面二连杆空间机器人进行了仿真研究，表明该智能控制方案是有效的。     

美国空间同位素能源装置发展现状

介绍了美国空间同位素能源装置的发展历史、主要工作原理和安全方面的考虑,重点介绍了美国已经发展的和正在进行研制的多种空间同位素能源装置的结构组成。     

典型航天产品生产质量管理探索

对典型产品的质量管理发展历程进行了描述,结合产品特点,通过建立持续完善的质量保证体系、加强产品质量信息管理以及产品质量策划,并配合检验文件的完善等工作,加强了产品的质量管理策划;通过开展全员的QC活动以及加强过程检验等工作,强化了全员质量管理工作;对生产过程中的关键环节进行严格控制,生产完成后加强了产品的质量复查。通过对如上措施的探索及实施,提高了产品的质量。     

大型挠性空间结构的分散PD控制

利用分散控制理论研究了传感器和执行机构同等配置挠性空间结构的镇定问题。文中构造了针对这种结构的分散PD控制器 ,并且给出了该PD控制器镇定空间结构的充分条件 ,最后给出了仿真验证。     

Response: Against manned space flight programs

Richard Rovetto has done a good job of assembling various arguments that are commonly advanced for a program of manned space flight. I will take them up one by one, and explain why I find them all unconvincing.     

基于空间机械臂的柔顺抓捕技术研究综述

空间机械臂是广泛应用于空间探索与实验的重要机电设备,柔顺抓捕技术为其执行主要任务的基础。空间机械臂柔顺抓捕技术主要分为结构设计与控制方法两个方面。首先介绍了目前已成功应用的空间机械臂末端执行器系统,分析了其结构与抓捕原理特点,说明了相应优势与不足,并给出结构优化的合理建议。然后介绍柔顺抓捕的控制方法在空间任务以及部分非空间任务中的成功应用,比较了其特性与优劣,归纳出优化的空间机械臂柔顺抓捕控制策略。本研究期望为空间机械臂柔顺抓捕技术的研究提供思路。     

自适应结构控制及其空间应用

为了跟踪自适应结构控制技术的研究进展及其在空间结构中的应用情况,对自适应结构控制技术的研究现状进行了综述,分析了各种控制方法的特点,并介绍了自适应结构控制技术在航天领域的应用,在此基础上,提出今后工程应用应加强研究的问题。     

二级入轨空天飞机上升轨迹优化

以最小燃料消耗量为性能指标,考虑了多种约束条件(过载、动压、加热率等 ),采用了组合优化方法对空天飞机上升轨迹进行优化。该组合优化算法包括静态参数与动 态参数优化方法。其中,静态参数优化算法采用了全范围搜索方法,动态参数优化算法包 括动态规划法与共轭梯度法。通过数值仿真计算,得到飞行分离状态数据及相应的最 优 上升轨迹。数值仿真表明,该组合算法对航天器轨迹优化具有良好的适用性及实际工程价 值。
     

中国航天发展历程与启示 ——2009年空间环境与材料科学论坛大会报告

文章指出我国在应用卫星与卫星应用、载人航天和深空探测三大航天领域取得了巨大成就,为中国的经济、社会发展做出了巨大贡献,也展示了中国的综合实力。经过几十年的发展,中国进入太空能力得到了很大的发展,但在太空利用能力和太空控制能力的建设上还有更大的发展空间。随着我国航天事业的发展,用户对航天器的高可靠、长寿命的要求迫切,作为航天器功能实现的技术基础,环境、材料等基础研究工作应该去适应这种发展需求,加快基础能力的建设与发展。