基于系统工程的载人航天器人机界面总体设计方法

针对目前载人航天器人机界面任务需求分析不全面、总体设计不充分的问题,提出了一种基于系统工程的载人航天器人机界面总体设计方法。以一个载人航天器人机界面设计为例证明了该方法的合理性和有效性。应用结果表明:使用该方法能提高设计效率,减少设计过程反复,使人机界面设计更加合理、更趋于完善。     

一种用于仿生导航无人机航姿求解的混合滤波方法

针对现有组合导航系统易被干扰欺骗以及姿态求解精度不足的问题,设计了惯性测量单元(IMU)与偏振光传感器组成的航姿参考系统(AHRS)。同时,考虑到传统的姿态求解方法精度不高,提出了一种用于仿生导航无人机航姿求解的混合滤波方法。将Mahony滤波后的姿态值作为系统观测量,再结合扩展卡尔曼滤波(EKF)实现传感器数据的深层融合,以获得高精度的姿态角信息。实验结果表明：在静态环境下采用混合滤波方法求解的姿态值能有效滤除偏振光传感器和加速度计内部噪声干扰,其稳定性明显优于两种方法各自求解时的情况;在动态实验中该方法能有效抑制单独采用Mahony滤波时存在的超调问题,表现出更高的动态解算精度,从而为偏振光组合导航系统提供了更精确的姿态估计信息。     

霍尔推力器点火过程研究现状及展望

为了总结霍尔推力器点火启动过程方面的研究成果,梳理未来的研究方向,对国内外相关研究进展进行了综述,详细分析了霍尔推力器点火启动过程及其关键研究点,总结了霍尔推力器点火启动过程中阴极电子源效应、点火启动条件、点火启动过程及等离子体演化过程、点火冲击电流、抑制方法以及点火过程向稳态转换过程的基本概况和发展趋势。面向未来深空探测、商业航天等空间推进任务,提出了霍尔推力器点火启动过程值得研究的问题和方向。     

一种基于S-R-S构型特点的正交冗余机械臂避障规划方法

针对正交冗余机械臂避障规划问题,提出了一种基于S-R-S构型特点的避障规划新方法。该方法将正交7自由度冗余机械臂构型等效为S-R-S(球副-转动副-球副)构型,并依据S-R-S构型特点将避障规划分为肘部笛卡尔位置规划、第2根臂杆规划、末端工具规划3个部分。引入Bézier曲线完成肘部和末端工具在球面的避障规划,第2根臂杆的避障规划依据避障最大运动能力调整完成。通过Schunk-Lwa4D正交冗余机械臂避障规划实验,验证了提出的基于S-R-S构型特点的避障规划新方法的有效性和可行性。     

附加场强度对低工况AF-MPDT性能的影响

附加磁场强度与位形是大功率磁等离子体动力推力器(Applied Field Magnetoplasmadynamic Thruster, AF-MPDT)重要工作参数之一。为验证附加磁场强度对低工况下AF-MPDT性能的影响,采用北京控制工程研究所联合北京航空航天大学研制的100 kW级AF-MPDT原理样机,利用推力靶测量系统进行高温震动环境下的推力测量,针对不同附加磁场强度(30～230 mT)下的推力器开展中低功率性能研究实验。实验结果表明,在一定范围内,增加磁场强度可提升低工况下推力器推力、比冲、放电电压及效率等性能指标,并且放电电流越大,性能提升效果越明显。分析表明,低工况下AF-MPDT推力、比冲与磁场强度的平方根呈线性关系;推力器放电电压与磁场强度呈线性关系;推力器效率随磁场强度增强而增加,最终达到相应工况下的极限。     

灵魂的“芬芳”——牛汉诗歌树根意象的生命姿态

牛汉是中国现代诗歌史上一位重要的诗人。作为二十世纪三十至四十年代"七月派"诗歌群体中的一员,牛汉的诗歌自觉地延续着新诗的战斗性传统,而真正能代表牛汉诗歌创作成就的是他在文革时期湖北咸宁的干校所创作的诗歌,其中以"树"和"根"为意象的诗歌颇为引人注意。一方面,"树"意象的反抗超拔姿态与"根"意象的奉献和坚忍,充溢着灵魂的"芬芳";另一方面,"树""根"意象具有精神的互补性,在对"树""根"意象的构建中,诗人揭露出文革时期流浪者诗人的精神状态与灵魂独白。     

永磁同步电机新型单电阻电流重构技术研究

针对永磁同步电机在单电阻电流采样时,低调制区域和扇区边界区域难以进行电流重构的问题,提出了一种新型单电阻电流重构技术。首先,对三相电流重构技术原理进行研究,定义无法重构的区域为非观测区,对非观测区电流重构盲区进行分析。其次,使用脉冲宽度调制移相法对非观测区的电流进行重构,发现仍有部分非观测区只可测得一相电流,从而无法完成电流重构。针对这一问题,设计电流观测器,通过单相电流来估算三相电流,且不需要电机与负载参数,实现简单。试验验证表明,所提新型单电阻电流重构技术具有可行性和实用价值。     

霍尔推力器阳极加热机制及设计优化

阳极的过热不仅降低霍尔推力器的放电稳定性和推力效率,同时也是推力器的一种失效原因,直接引起推力器放电电流、功率异常增加导致关机故障。为在设计阶段解决阳极过热失效问题,本文通过理论分析建立了阳极热过程模型,分析得到阳极鞘层的形成是影响阳极热功率的核心过程,而阳极电流密度和磁感应强度是影响鞘层特性的关键参数。研究结果表明,阳极鞘层电势差随阳极电流密度的提高而增大,在典型近阳极区等离子体参数下,阳极电流密度小于600A/m2时,阳极负鞘层形成;而阳极热功率随着近阳极区磁感应强度的增加而升高,将阳极位置设计在零磁场区是最有利于降低阳极热功率的设计。     

高精度反射器蜂窝拼接工艺

为解决反射器型面精度低的问题,通过对反射器的蜂窝拼接工艺特性进行理论分析,得到最优的拼接工艺,并采用该工艺进行试验验证。结果表明:正六边形蜂窝芯子拼接次数一般为3次或6次时,利于拼接后蜂窝结构对称,格型规整,降低面内刚度分布不均性,提高反射器型面精度;J-310A胶膜可作为高精度反射器的蜂窝拼接胶黏剂的首选,因其方便施工,固化后厚度尺寸小,大大降低不同材料的膨胀不匹配和刚度突变的影响,利于提高反射器型面精度;固定夹预加压后再与反射器共固化可以作为目前最优拼接工艺方法,此方法操作简便、成本较低;采用改进后的蜂窝拼接工艺制备的口径1. 8 m反射器,其型面精度RMS=53μm,相比传统的工艺提高了25μm,且能满足设计要求。实验结果显示蜂窝合理的拼接方法可以有效避免泡沫胶与蜂窝的膨胀不匹配的影响,减少拼接处胶黏剂与蜂窝刚度突变的影响,提高蜂窝结构对称性,大幅提高反射器型面精度。采用此工艺方法拼接蜂窝还可以有效降低用胶量,减轻产品结构质量。     

嫦娥四号着陆区织女陨坑电场环境数值模拟

由于太阳紫外、X射线和太阳风粒子作用,近月表形成尘埃等离子体环境,而月表陨坑地形使得这种尘埃等离子体环境更为复杂.本文以位于嫦娥四号着陆区的织女陨坑为研究对象,基于高程数据构造了该陨坑的三维模型.根据太阳-月球关系和陨坑地理坐标信息,计算了陨坑白天任意时刻的有效太阳辐照度分布,探讨了不同时刻陨坑内外的光照面积占比,得到陨坑随地方时而发生的遮蔽效应特征.同时,基于月表充电方程计算了织女陨坑在不同地方时条件下的平衡表面电势、德拜鞘高度和电场强度分布,发现陨坑自身遮蔽效应对坑内电场环境影响十分明显.以坑底中心为例,讨论了地方时和纬度对类织女陨坑的平衡表面电势、德拜鞘高度及电场强度的影响,结果表明三者变化特征均以正午时刻及赤道为界呈对称分布,越接近12:00LT或者越接近赤道,坑底中心的平衡表面电势和电场强度越高,德拜鞘高度越低.