一种基于航天器控制语言的遥控作业操作模式设计

为了更好地满足各种条件下航天器的测控需求,提高中国航天器的测控能力和测控网资源的运行效率,本文提出了一种基于航天器控制语言的遥控作业操作模式。通过分析航天器对测控模式的需求,结合航天器控制语言和测控设备的特点,制定了遥控作业操作模式的设计要求和四个基本要素,给出了工程实现的设计方案。实际应用表明,该模式实现了测控网对航天器的闭环测控,满足了对航天器高效、规范、灵活、准确的测控要求。     

航天器测控仿真方法研究

航天器发射前,航天飞行控制中心需要对相关测控方案和软件进行验证。利用仿真系统验证测控方案和软件是一种行之有效的途径。航天器测量数据、轨道和姿态控制仿真是航天飞行控制中心仿真系统的重要组成部分。分别讨论了航天器测量数据、轨道控制和姿态控制仿真方法,分析了航天器测控仿真系统的建立,通过仿真结果说明了仿真方法的合理可行。     

航天器控制系统智能健康管理技术发展综述

健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一,是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势,基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构,详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与发展趋势。首先,根据现有航天器设计、研制和在轨的具体情况,梳理出航天器控制系统健康管理技术所面临的挑战;然后,分别从故障预警、故障诊断和寿命评估3个方面,详细阐述基于人工智能的健康管理技术研究现状及其在航天领域的应用情况;最后,提炼出航天器控制系统健康管理技术的发展方向。     

一种基于不确定性全寿命周期仿真的分离模块航天器评估方法(英文)

为了对新概念分离模块航天器进行全面评估,本文提出了一种基于不确定性全寿命周期仿真的评估方法。首先,对分离模块航天器术语和体系结构进行了阐述,对评价准则进行了定义,确定以风险调节全寿命周期成本和净收益现值的期望值和方差作为评价指标。其次,对分离模块航天器概念设计阶段学科模型进行了介绍,以此为基础对全寿命周期成本模型和净收益现值模型进行了详细讨论。再次,对全寿命周期不确定性因素进行了分析,并采用概率论进行了数学建模。然后,对全寿命周期仿真过程时序进行了分析,采用面向对象建模的方法对仿真模型进行了建模;仿真模型集成了仿真对象的不确定性模型,能够随着全寿命周期仿真演进对仿真对象的不确定性状态进行动态演化,以此为基础构建了基于不确定性全寿命周期仿真评估平台。最后,基于该评估方法对虚拟对地遥感分离模块航天器方案进行讨论,结果表明在考虑不确定性因素影响下,模块分离方案和分批发射方案对成本与收益有很大影响,且分离模块航天器比其对应传统单颗航天器更有优势。     

面向军用飞机任务能力的健康评估方法

军用飞机健康评估在工程实际中存在应用困难的问题。以军用飞机为研究对象,开展包括面向任务 的能力分析、基于故障劣化的功能分析以及参数化的健康评估等研究,得到基于任务分析的“飞机-任务功 能-影响参数暠两级映射作为健康评估的对象;综合利用劣化度、严酷度及极大熵改进区间层次分析法等多种 方法,得到飞机健康状态评估结果。结合具体实例及参数分析结果,表明该评估方法可信度高,具有较高的工 程实用价值。     

载人航天器在轨自主健康管理系统体系结构及关键技术探讨

针对载人航天器复杂化、任务多样化、在轨运行长期化的发展趋势,及由此对航天器在轨自主健康管理的能力提出的更迫切的需求,提出了一种在轨自主健康管理系统分层体系结构,并采用Observe-Orient-Decide-Act循环描述健康管理子行为之间的交互模型,可实现准确、高效的自主健康管理。并以空间站系统为例,研究了分层分级的服务部署、分类故障诊断、故障模型配置、基于构件的软件实现等关键技术。     

一种基于时序形态的航天器动态模式提取方法

针对航天器动态特性分析过程中遇到的建模过程复杂、处理速度较慢、分析结果不易进行直观解释等问题,通过借鉴符号化近似思想,提出了一种基于时序形态的航天器动态模式提取方法。该方法首先采用分段线性化算法获取一系列分割线段以近似表示遥测序列形态,然后使用系统聚类分析技术对分割线段进行分类,最后基于分类结果将遥测时间序列数据转化为蕴含形态信息的符号序列。验证结果表明该方法简单、有效,所提取的动态模式符号序列不仅可体现遥测时序数据的显著变化,也可表征遥测序列的细微变化,可作为遥测序列识别与异常检测的依据。     

地基测控网健康状态评估方法

为从整体上掌握地基测控网的健康状态,针对地基测控网的特点构建了地基测控网健康状态评估模型,提出通过实测指标数据和指标标准值之间的差额评价指标项,分析控制中心、测控节点和通信链路3个模块影响地基测控网健康状态的指标项,利用层次分析法确定评估模型中各指标项的权重,根据测控网运行要求给出各指标项的标准值,并基于2015年S频段地基测控网和在轨航天器实际,对S频段地基测控网的健康状态进行了评估,评估结果为2015年S频段地基测控网健康指数为88.32%,健康等级为良。该结果表明,提出的评价方法可直观地判断地基测控网的健康状态水平,可在测控网运行管理中得到应用。     

载人航天器推进系统健康监测的组件技术研究

为了适应载人航天器推进系统多发动机的分布式结构,提高健康监测系统的可靠性,应用组件技术构造了分布式多智能组件集成的健康监测系统,给出了组件之间的协调修正和决策算法。原型系统仿真结果表明,该技术比传统的面向对象（ＯＯＰ）技术更适用于分布式系统,可应用于载人航天器推进系统的健康监测。     

基于输出反馈的柔性航天器变结构跟踪控制方法

为解决柔性航天器姿态机动的控制问题,给出了基于输出反馈的变结构跟踪控制算法。针对柔性航天器的大角度机动,在建立了柔性航天器相对参考轨迹的动力学方程的基础上,设计了仅利用航天器本体的角度和角速度信息的变结构跟踪控制器,使得姿态状态跟踪误差(包括姿态跟踪误差和姿态角速度跟踪误差)以及挠性附件的模态变量从任意的初始状态出发都会到达包含原点的一个闭集内,并且姿态状态跟踪误差能收敛到零,并给出了严格的数学证明。仿真结果证明了所提控制方法的可行性和有效性。     

基于健康行为模型的飞行器控制系统健康评估

通过分析与飞行器控制系统相关的健康模式与模型参数的映射关系,利用近似响应原理,阐述了建立健康模型、开展系统健康评估的方法;结合测点仿真数据和多维向量相似度的原理,提出了健康指标的计算、优化方法和系统健康评估总体方案。以某型舵机模型为研究对象,采用高斯白噪声作为激励源,应用BP神经网络构建舵机组件的健康行为模型。模型在某飞行器6 DOF仿真平台中进行仿真和验证,实现了基于健康行为模型的在线故障监测。通过研究健康行为建模方法在飞行控制系统健康评估中的应用,为飞行器的健康评估提供了一种可行方案。     

挠性航天器的退步直接自适应姿态跟踪控制

针对参数不确定的挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出了一种退步直接自适应控制算法。首先验证了挠性航天器动力学子系统的近似严格正实性,并设计了具有理想控制性能的参考模型;然后对以姿态四元数描述的运动学子系统设计常系数输出反馈中间控制律,使航天器姿态四元数输出渐近跟踪参考模型输出;最后退一步,对具有参数不确定特性的动力学子系统,基于非线性直接自适应控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了退步直接自适应姿态跟踪控制器,并证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明,所提控制方法能有效抑制挠性附件的振动,对挠性航天器的控制是有效的。     

航天器相对位姿参数光学测量解析算法

研究了利用4个非共面特征光标和单光学测量敏感器的测量方法。基于比例正交投影近似假设,简化了光学成像数学模型,以解析的形式给出了航天器间相对位姿参数(相对位置和姿态),并对解析解进行修正。最后,对该算法进行数学仿真,仿真结果表明该算法简单可靠,能够满足航天器相对位姿确定精度和实时计算要求。     

航空发动机健康评估技术综述

健康评估技术是航空发动机健康管理的关键技术之一。详细阐述了航空发动机健康评估的研究内容,重点分析了发动机气路性能、结构以及机械系统健康评估的特点,并指出了开展航空发动机健康评估关键技术研究的重要性。     

Adaptive Spacecraft Attitude Tracking Controller Design Based on Similar Skew-symmetric Structure

This article presents an adaptive attitude tracking controller with external disturbances and unknown inertia parameters. The similar skew-symmetric structure is extended from the autonomous case to the non-autonomous case. The non-autonomous similar skew-symmetric is chosen as the desired structure of the closed loop system for attitude controller design. Based on this structure, a novel adaptive backstepping scheme is proposed to design the attitude controller by taking full advantage of the symmetry and the positive definiteness of the inertia matrix. The attitude tracking precision is enhanced by employing the linear parameterized form of the external disturbance torques. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed attitude controller.     

基于对偶四元数的航天器相对位置和姿态耦合控制

针对交会对接、在轨服务等航天任务中存在的轨道和姿态动力学耦合问题,突破传统的轨道姿态分而治之模式,利用对偶四元数建立了相对位置和姿态的一体化耦合动力学模型,并分析了模型中存在的轨道和姿态耦合影响.针对此强耦合、非线性系统,基于对偶四元数的李群结构设计了误差PD（Proportional Derivative,比例微分）控制律,采用Lyapunov（李雅普诺夫）方法分析了控制系统的稳定性,并指出其相比传统的轨道和姿态分别控制方法更有优势.仿真结果表明,该控制方法能够一体化控制航天器的相对位置和姿态,相对位置控制精度在0.01m以内,相对姿态控制精度在0.05°以内,这表明所设计的控制器有效可行.     

基于AHP的航空发动机健康评估系统设计

航空发动机健康状况评估是保证发动机安全工作、延长发动机使用寿命的一种重要技术措施.利用层次分析法(AHP),通过对国航发动机机群的监控数据进行插值计算,得到各个分权值,在对分权植进行处理得到综合权值,根据综合权值的大小并按发动机型号进行排队,开发出了一种新的航空发动机健康评估系统.