知识资料窗

知识资料窗航天器控制系统航天器控制系统就是控制航天器轨道和姿态的整套设备。航天器控制包括姿态控制和轨道控制。早期的人造地球卫星大多采用自旋稳定和重力梯度稳定的被动姿态控制方法。后来逐步演变到采用既有姿态控制能力又有轨道控制能力的控制系统。姿态控制已由...     

航天器质量特性参数的在轨辨识方法

针对高精度姿态和轨道控制要求准确已知航天器质量特性的问题,提出了基于参数解耦的最小二乘法和基于PSO的非线性优化两种方法,以辨识航天器的质量、惯量和质心位置。第一种方法将惯量与质量和质心位置解耦后分别辨识;第二种方法则将参数辨识问题转换为非线性系统的全局优化问题,同时辨识出所有参数。所提出的方法均不需要假设航天器运动足够慢,克服了以往方法将待辨识参数的耦合关系强行分离的缺点,采用辨识后的参数明显提高了航天器姿态及轨道控制性能。仿真结果验证了方法的有效性。     

新书介绍

《航天器系统工程》以系统工程设计和工程实现为主线,全面地讲述航天器系统工程领域的基础知识,主要内容包括：空间环境及其对航天活动的影响、航天器动力学、航天任务分析、航天器姿态与轨道控制、航天器结构与机构、航天器热控制、航天器电源技术、航天器遥测遥控与空间数据系统、航天器通信、航天器天线、航天器电磁兼容性技术、航天器软件工程、航天器电测、航天器环境试验、航天器集成设计和多学科优化、航天器工程和航天器项目管理。本书是航天器型号总设计师、总指挥及型号科技人员和管理人员学习掌握航天知识的重要教材,也可作为从事航天型号研制（技术和管理人员）及大学航天专业教学和科研工作人员的参考书。     

太阳帆航天器研究及其关键技术综述

综述了国内外关于太阳帆航天器的研究成果。介绍了太阳帆航天器的构型与材料、姿态控制、轨道控制及任务分析、试验验证及动力学仿真分析等的研究进展,讨论了太阳帆航天器轻质高强度帆体、折叠储存与展开控制、结构设计、姿态控制、地面试验及在轨演示验证,以及测试与诊断等关键技术,分析了未来太阳帆航天器的发展趋势。     

航天器质量特性测试技术新进展

航天器质量特性测试提供航天器轨道控制和姿态控制所需的质量特性参数,同时验证航天器结构和布局设计的合理性,为持续改进提供依据,在航天器的研制中占有重要地位.文章在对国内和欧美等航天发达国家航天器质量特性测试技术深入调研的基础上,阐述了国内外航天器质量特性技术的进展情况,重点分析了NASA哥达德空间飞行中心和欧空局下属法国...     

近圆轨道航天器伴随飞行控制方法研究

对近圆轨道上航天器在轨长期伴随飞行的轨道控制方法进行了研究。比较了采用C\|W方 程（Clohess\|Wiltsire）解析解和轨道根数两种方法描述相对运动的相同点和差异。分析 影响航天器长期伴随飞行的各种因素。在总结相对运动规律的情况下设计轨道修正条件,提 出两种伴随飞行的轨道控制方法,并分别对两种方法的控制效果进行理论分析。数学仿真结 果表明两种控制方法都能实现航天器长期伴随飞行,且第二种方法能够较大程度上节省燃料 消耗。     

卫星有效载荷的地位和作用

1　有效载荷的慨念有效载荷是是指空间航天系统中能直接产生满足人类文明进步和社会日渐繁荣需求的输出的仪器、设备或装置等物质性有效载荷和执行航天任务的人及其装备组成的航天员系统。广义说来 ,对运载器 ,其所运送的空间飞行器 (载人的或不载人的 )是其有效载荷。文章不讨论这一意义上的有效载荷。狭义说来 ,狭义范围的航天器 (空间飞行器 )包括航天器平台和有效载荷。航天器上用于保证与支持有效载荷工作的仪器设备和系统称为航天器的服务与支持系统 ,包括热控制 ,姿态与轨道控制 ,遥测与遥控 ,能源 ,天线 ,数据管理等。航天器服务与…     

一种基于激光雷达的航天器隐藏点测量方法

为保证航天器各系统的仪器安装满足在轨姿态、轨道控制等要求,需对其安装位置及姿态进行检测,但一些隐藏的目标却无法直接测得。文章提出了一种基于激光雷达测量系统的隐藏点测量方法,针对激光雷达测量坐标系的建立以及应用高精度平面镜进行隐藏点测量进行了数学模型的分析,并对测量系统的不确定度进行了评估。结果表明,在保持测量环境稳定的情况下,应用激光雷达进行航天器隐藏点测量的标准不确定度优于0.1071 mm。     

卫星姿态控制稳定度对星座结构稳定性的影响

针对三轴姿态稳定卫星,推导了在考虑航天器姿态控制偏差时轨道控制偏差的计算公式。在考虑脉冲推力情况下得到了存在姿态控制偏差时的轨道控制误差,并分析了姿态控制稳定度导致的轨道参数偏差对星座结构稳定性的长期影响。最后对姿态控制稳定度导致的星座结构稳定性的长期影响进行了仿真分析。     

空间结构轻量化的新进展

空间结构轻量化的新进展朱毅麟实现航天器的小型、轻量、低成本以至微型化，以便以较大的频度进行航天发射，从而提高效费比，这是即将来临的２１世纪航天技术发展的战略目标之一。航天器是由有效载荷、结构、热控制、电源、姿态与轨道控制、数据管理、跟踪与遥测遥控以及...     

空间遥操作机器人系统控制参考模型

从分析智能系统中智能行为机制人手，研究了智能系统中自组织单元基本结构，基于智能工程中的集成单元结构，提出了遥操作机器人系统的递阶嵌套控制参考模型，并应用到遥操作空间机器人模拟实验中，完成了模拟舱内作业任务，验证了其实用性。     

航天器自主控制与智能信息处理技术

首先从系统的体系结构出发 ,将自主控制系统划分为分层递阶型、包容型、混合型三种基本形式和多智能代理结构的复杂形式 ,然后分别讨论对一般轨道飞行航天器、多个航天器所组成的空间网络、星球表面探测系统和空间机器人等几类不同对象进行自主控制的特点 ,最后论述自主控制对智能信息处理技术的基本需求并提出有关的关键技术     

基于智能Agent的航天器MEMS 自主热控系统研究

以航天器MEMS热控系统为对象,将系统层次的Agent智能体决策体系与热控系统自主控制任务相结合,形成一种无需外界过多干预的自主决策控制机制,即系统自身能依据所辨识出的外部轨道热环境及内部热负荷变化进行控制变量自主调节,达到优化协调多个控制变量且能自适应调节控制器参数的新型智能热控系统。     

一种基于启发式搜索的智能轨道规划

针对二体轨道模型,设计了一种时间固定点对点多冲量轨道机动的智能规划算法。算法基于非线性规划理论和启发式智能搜索技术,采用随机A*扩展树法保证优化的全局性,并利用逐步二次规划法(SQP)来保证结果的局部数值精确性。整个算法具有较好的智能自主性。最后通过数值仿真验证了算法的可行性。     

实现快速轨道大机动的混合制导策略研究

主要研究了在有限推力情况下远程快速轨道交会的制导控制问题,提出了采用速度增益制导结合E制导的混合轨控方案实现两冲量轨道精确交会。通过仿真验证,各方向制导位置控制精度在100 m量级,各方向速度控制精度在m/s量级,2种制导方法能很好地实现交班转换。该方法工程可实现性好,可满足远程快速轨道交会制导要求。     

空间站智能自主控制

首先分析了空间站及其运动控制系统的任务及特点，指出开展空间站智能自主控制研究是系统任务复杂性及不确定性的必然要求，已经迫在眉睫。然后介绍了一种新的智能控制方法——即基于全系数特征模型描述的智能控制方法，这是实现空间站智能自主控制的重要理论基础。最后提出空间站智能自主控制系统的结构组成。     

红外型空空导弹智能制导律研究

本文论述了红外型空空导弹应用智能控制的理论基础及结构特点，以多级智能控制的框架和机理设计出以比例导引为主、智能控制为辅的变指令智能制导律，并编制计算机软件以数字仿真的形式验证变指令智能制导规律的有效性和可行性     

利用多普勒测量确定嫦娥四号着陆器精密定轨

针对嫦娥四号着陆器环月飞行阶段的轨道,开展基于多普勒测量数据的精密轨道计算与精度分析。首先给出了多普勒测量数据的精确观测建模方法。然后,从着陆器姿控力影响,重叠弧段轨道比较,以及独立轨道比较几个方面开展计算与分析,结果表明：姿控喷气会对探测器产生细微的加速度,对轨道计算产生20~50 m的影响;通过重叠弧段的比较,稳定飞行阶段多普勒数据独立解算轨道的精度优于30 m;与测距与VLBI测量联合解算轨道的比较,轨道之间的差异小于50 m。     

Geostationary station keeping control of a space elevator during initial cable deployment

This paper presents a basic concept to derive an orbital control strategy to achieve the full deployment and the geostationary station keeping of a space elevator during its initial cable deployment. The space elevator model is composed of a main spacecraft, a sinker mass and a massive cable connecting them. The cable elasticity, flexibility and taper of the cross-sectional area are omitted for simplification. A reference trajectory is designed so that the space elevator and its center of mass ascend vertically along the geostationary position with keeping the geostationary orbital rate. From the reference trajectory analyses, an orbital control that leads the space elevator orbit to the reference one is derived. However it is found that the reference trajectory is unstable throughout the deployment and a linear feedback control is introduced for stabilization. It is also clarified that the libration destabilizes the orbital control because the orbital acceleration caused by the libration always acts in the opposite direction to the orbital control. Therefore, a libration control is also introduced to stabilize the coupled orbital and librational motions. Numerical simulation result clearly shows that these controls facilitate the full deployment and the geostationary station keeping of the space elevator within the feasible thrust force and amount of propellant.     

Application of SDRE technique to orbital and attitude control of spacecraft formation flying

This paper proposes the application of a nonlinear control technique for coupled orbital and attitude relative motion of formation flying. Recently, mission concepts based on the formations of spacecraft that require an increased performance level for in-space maneuvers and operations, have been proposed. In order to guarantee the required performance level, those missions will be characterized by very low inter-satellite distance and demanding relative pointing requirements. Therefore, an autonomous control with high accuracy will be required, both for the control of relative distance and relative attitude. The control system proposed in this work is based on the solution of the State-Dependent Riccati Equation (SDRE), which is one of the more promising nonlinear techniques for regulating nonlinear systems in all the major branches of engineering. The coupling of the relative orbital and attitude motion is obtained considering the same set of thrusters for the control of both orbital and attitude relative dynamics. In addition, the SDRE algorithm is implemented with a timing update strategy both for the controller and the proposed nonlinear filter. The proposed control system approach has been applied to the design of a nonlinear controller for an up-to-date formation mission, which is ESA Proba-3. Numerical simulations considering a tracking signal for both orbital and attitude relative maneuver during an operative orbit of the mission are presented.