美国即插即用卫星的发展

即插即用是美国“作战响应空间”（ORS）计划下提出的航天器设计研制概念,主要针对降低航天器研制成本、缩短研制周期越来越旺盛的需求。经过数年的研究,美国军方已经取得了显著进展,找到了实现航天器即插即用的解决方案,建立相关标准,并完成了演示验证卫星的研制。这一系列进展向全球展示了即插即用航天器的广阔前景与发展潜力,将对全球航天技术的发展产生变革性影响。
　　1即插即用卫星的意义
　　长期以来,美国的空间体系的建设重点都是大型空间系统。这些系统具备先进技术能力,但往往动辄数十亿美元、耗时数年才能完成,成为困扰美国军方空间项目采办的突出问题。与此同时,全球部署的美军作战部队对空间系统能力支持需求快速增长,特别是面向特定用户、特定应用的战术需求快速增长,不但需要“量身定制”的空间能力、还对项目采办周期、成本等方面提出新的要求。为此,美国提出“作战响应空间”计划,重点发展具备快速响应、降低成本、面向战术特点的小卫星,成为大型空间系统的有效补充和增强。     

转动载荷对卫星姿态的影响与控制研究

研究带有转动载荷和挠性附件的卫星姿态控制问题.基于具有广义坐标形式的牛顿 欧拉方法建立了卫星姿态动力学模型和转动载荷力矩模型,研究载荷产生的动不平衡力矩和静不平衡力矩的机理和特点.分析载荷干扰对卫星姿态的影响特性,给出基于传递函数进行拉氏变换以估算姿态抖动量的方法.分析卫星姿态控制系统设计干扰补偿控制器的条件,给出了控制器的工程设计方法.验证结果表明该方法有效且能提高卫星姿态精度.     

基于动态分析的多面体模型非仿射扩展方法

摘要： 多面体模型只能表示循环中访存数组下标可以用仿射表达式表示的循环,针对这个限制设计一种基于动态分析的方法对多面体模型的表示范围进行扩展.该方法利用程序运行时的动态信息,将循环非仿射表达式中的循环全局参数用定值替换,推测生成非仿射循环的参数定值化版本,使之可以被多面体模型表示.该方法扩展了多面体模型的表示范围,使更多的代码区域可以被并行优化,提高了程序中SCoP的覆盖率,提高了程序运行的加速比.实验证明了该方法的有效性.     

基于遗传算法结合支持向量机的Mg/PTFE贫氧推进剂配方优化

针对Mg/PTFE贫氧推进剂配方设计的复杂性,采用支持向量机理论建立了相关预测模型,结合遗传算法对模型结果进行多目标寻优,以此获得最佳的配方,最后对所得的最佳配方进行了实验验证。结果表明Mg/PTFE贫氧推进剂的最佳配方为PTFE/Mg=0.49,酚醛树脂含量为12.50%,镁粉粒度为26.90μm,PTFE粒度为111.33μm。遗传算法结合支持向量机的优化方法,适合于推进剂配方的优化,具有一定的实际应用价值。     

基于奇异值分解的单框架变速控制力矩

摘要： 本文提出一种新的变速控制力矩陀螺（VSCMGs）的角动量管理方法.将VSCMGs的控制力矩(CMGs)模式和飞轮模式分开求解同步输出,对CMGs模式力矩输出进行奇异值分解,只有CMGs模式接近奇异的时候,在奇异方向上的指令力矩才会分配一部分给RWs模式,从而在保证VSCMGs输出精度的情况下尽量充分的利用VSCMGs的执行能力.同时角动量管理算法中还引入零运动来实现转子轮速平衡以及框架构型避奇异,并且考虑了框架角速度死区非线性以及忽略项的补偿问题.仿真结果表明,所设计的操纵律在航天器大角度快速姿态机动时,可以实现高精度的大力矩输出.     

基于神经网络的自由漂浮空间机械臂 自适应鲁棒控制

针对自由漂浮空间机械臂动力学模型难以精确获得,且无法表达为关于未知参数的线性形式问题,提出基于自适应神经网络的鲁棒控制方法.对于不确定性空间机械臂系统模型中存在的未知不确定部分,利用神经网络的万能逼近特性,设计神经网络控制器来补偿未知模型,避免传统控制中的保守上界估计;采用泰勒线性化技术将神经网络隐含层中的高斯函数线性化,设计包括网络权值、高斯中心及宽度在内的网络全参数自适应学习律,实现在线实时调整,提高控制精度;设计鲁棒自适应控制器来抑制外界扰动,并补偿逼近误差,提高系统鲁棒性;基于Lyapunov理论证明闭环系统的一致最终有界（UUB）.仿真试验表明所提控制方法能够获得较好控制效果,对空间机械臂控制具有一定工程应用价值.     

基于干扰观测器的挠性卫星姿态 滑模变结构控制

为抑制各种内外干扰因素对挠性卫星姿态控制性能的影响,设计基于干扰观测器的滑模变结构控制器.该控制器采用干扰观测器对系统中存在的内外干扰进行估计,并对估计值加以前馈补偿.在此基础上,采用滑模变结构控制器对未补偿的干扰进一步抑制,实现卫星姿态与姿态角速度的渐近收敛.与单纯的滑模变结构控制器相比,本文的控制器已根据干扰估计值对干扰进行了前馈补偿,采用较小的切换增益即可抑制剩余干扰,颤振现象减弱.仿真结果表明,本文设计的控制器是可行的.     

径向两星库仑编队队形保持自适应控制研究

研究地球同步轨道处径向两星库仑编队队形保持的自适应控制问题.建立了双星库仑编队在地球同步轨道处径向两星库仑编队动力学模型.基于建立的非线性化动力学模型,同时考虑到外部扰动和动力学模型误差等因素,设计径向两星库仑编队在地球同步轨道处的构型保持自适应控制律,并利用Lyapnuov稳定性理论证明系统的闭环稳定性.最后进行数值仿真,并与传统PID控制进行了比较.仿真结果表明提出的自适应控制律响应速度快,稳定性好,编队构型能够收敛到期望值,控制性能明显优于PID控制.     

一种非合作卫星目标立体视觉测量技术

针对空间非合作卫星近距离的相对位置和姿态测量问题,提出一种立体视觉测量技术.使用激光雷达为双目立体视觉提供先验距离信息和粗略姿态,在双目相机左右图像特征提取时增加视差范围约束,限定左右图中同名特征点提取的范围,可避免杂光条件下局部复杂纹理的干扰,有效降低计算复杂度,提高图像处理的速度.通过地面闭环试验对测量技术进行了验证,实验结果表明方法的有效性和先进性.     

基于FPGA的激光成像质心提取算法的硬件实现

针对一款激光成像测距系统设计激光成像自适应质心提取算法模块,该模块包含自适应积分时间调整、多波峰毛刺平滑处理及基于灰度加权的质心提取3个子模块,该模块已在FPGA上实现,处理延迟小,占用资源少,可稳定提取目标在线阵探测器上成像的质心位置,提高三维激光测距的精度.