《空间控制技术与应用》选题大纲

<正>一、总体设计1.系统理论、系统工程、系统集成与一体化设计2.控制系统方案设计3.先进的控制理论和方法(自适应控制、智能控制、鲁棒控制、模糊控制、变结构控制、最优控制等)4.系统建模、系统辨识和状态估计二、制导、导航与控制1.自主导航与组合导航技术2.姿态动力学和轨道动力学3.姿态测量和姿态确定技术4.挠性结构动力学和控制5.姿态控制和轨道控制6.交会对接与返回再入技术     

美国空天指挥控制一体化作战研究——美国空天一体国防体系研究之四

<正>美国航空航天(空天)力量的作战指挥严格按照美国空军作战条令执行,具有统一的指挥控制(C2)原则,形成了特征鲜明的战时C2运行机制,其中军种与联合部队的指挥关系、空军远征军作战模式、空天作战中心等元素均体现了美国空天指挥控制一体化作战优势。     

国外一体化空间探索与资源利用体系建设及对我国的启示

随着世界航天大国战略竞争加剧,世界范围内再次掀起新一轮构建一体化国家战略体系的发展浪潮,空间探索与资源利用是满足国家安全、科学研究及社会发展需求的战略前沿领域,因此构建一体化空间探索与资源利用体系的需求日益迫切。本文立足空间站建造及其资源利用、月球探测及其资源利用、深空探测及其资源利用3个方面,系统分析了世界主要航天大国的发展现状,深入挖掘其一体化应用需求、一体化力量预置、一体化技术布局等发展重点,解析了国外一体化空间探索与资源利用体系的建设经验,最后总结归纳了对我国的启示。     

以成果为导向的理实虚一体化教学模式探索与实践——以“航空发动机基础”课程为例

以西安航空学院“航空发动机基础”课程为例,针对前期教学过程中出现的课程内容与专业契合度不够、教学资源与知识目标不匹配、知识与应用融合不充分的三个问题,在OBE教学理念指引下,打造和实施了以成果为导向的“理实虚一体化”教学模式。通过实施三师共建,重构课程内容、全方位完善教学资源,采用理实虚一体化教学模式、完善课程融合训练内容,提升飞发知识一体化应用能力等课程教学创新举措,学生课程综合考核结果、理论与实践结合能力和创新能力都有明显提升。     

采用变速控制力矩陀螺的航天器自适应姿态跟踪和稳定控制研究

研究以变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)为主执行机构的卫星功率/姿态一体化控制(IPACS)问题。针对卫星的三轴稳定控制和相对惯性系的姿态跟踪问题分别设计了两类自适应控制器,二者都考虑了执行机构的动力学特性,并进行了稳定性的证明。其中前者采用相对姿态描述,可以避免三轴稳定飞行中因惯性姿态旋转方向的选择而引起的控制力矩突变;后者采用改进的罗得里格斯参数(MRPs)描述姿态,简化了控制器设计过程并避免了运动学奇异。对姿态误差的描述,前者采用小姿态角假设下的偏差形式,后者采用现时姿态与期望姿态之间的方向余弦矩阵,更具有合理性。设计了能够逃离奇异、并具有轮速平衡功能的VSCMGs的操纵律,并应用磁力矩器为VSCMGs进行动量卸载。最后,通过两个算例进行了仿真,验证了所设计系统的可行性和有效性。     

一种基于VPX架构的光纤惯组系统集成一体化设计方法

针对目前国内外运载火箭控制系统电气设备轻质化、智能化和集成一体化的发展要求,提出了一种基于VPX架构的光纤惯组系统集成一体化设计方法,并开展了地面试验验证。结果表明：该技术实现了控制系统主要电气设备一体化集成设计,相比传统设计,该方法可以使得相同功能的产品数量和质量均降低35%,满足了新一代控制系统电气设备在高集成、高可靠、轻质化等方面的需求,具有一定的工程应用价值。     

基于可调感温电桥的MEMS传感器恒温控制模型研究

温度漂移是限制MEMS传感器高精度应用的重要因素,恒温控制方案可从源头上降低温度漂移对其性能的影响。针对环境温度波动和温度梯度分布问题,提出了一种基于可调感温电桥的恒温控制模型,目标控温点通过不同温度信息加权得到,加权系数可由电学参数便捷调整,最终实现不同温度分布情况下的恒温点控制。同时,模型中增加了环境温度抑制电路,实时监测环境温度波动并将误差信息反馈至控制信号。利用Simulink搭建了热电一体化仿真模型,融合了具体电路结构和热学微分方程,仿真了热阻、热容和环境温度等因素对控温点的影响。考虑到环境温度(-55℃～55℃)以阶跃和斜坡方式变化,增加了环境温度抑制电路的模型,在温度稳定度方面分别优化了46.8倍(从1.7272×10^-4/℃到3.69×10^-6/℃@阶跃变化)和47.3倍(从1.5373×10^-4/℃到3.25×10^-6/℃@斜坡变化)。因此,所提出的恒温控制模型可有效抑制环境温度波动对恒温点的影响,并可应用于不同温度梯度分布情况,提高了恒温控制方案的适用性,缩短了设计周期。     

多功能射频综合一体化技术研究及展望

多功能射频综合一体化技术正处于快速发展阶段,为了能够充分满足新时代发展下多功能综合作战需求,需要优化多功能射频综合技术的硬件构架,扩展相关功能、提升集成度,促进该项技术的快速发展。首先提出了多功能射频综合一体化系统构架,梳理出超宽带阵列技术、同时收发技术和一体化波形技术等多功能综合射频系统的关键技术。其次对射频综合系统的关键技术进行了研究,分析了低剖面宽带宽角扫描天线阵、多功能集成芯片和高密度下的芯片布局等超宽带阵列技术的关键点;梳理了时域、射频域与数字域提升隔离度方法的特点;针对时分复用法、频分复用法、空分复用法和信号共享法等一体化波形技术进行了对比分析。最后对多功能射频综合系统的发展进行了展望。     

发电-储能一体化柔性电源系统结构热特性仿真研究

基于柔性薄膜砷化镓(GaAs)太阳电池、全固态薄膜锂电池(TFB)和柔性管理电路组成的发电-储能结构一体化电源系统,可以用作便携式应急电源,也可与无人飞行器、便捷式电子设备、无线传感网络节点等结合,实现自身能源的闭合供给,满足相关装备对电能源全天候、长时间、模块化等多样化应用的需求。但在实际工作中,系统的电转化效率只有30%左右,大部分太阳光的能量经太阳电池吸收后会转化成热,TFB在充电过程中也会发热。电源系统中,柔性太阳电池和TFB采用键合的方式结合,由于薄膜各层材料的热膨胀系数不同,产生的热量会在电源系统内部导致热应力,造成键合材料的分离,甚至破坏整个电源系统。通过计算机模拟柔性电源系统在月球表面环境下的工作状态,建立电源系统结构模型以及热传递数学模型,仿真得到不同结构电源系统工作时的温度场和应力场分布情况,对发电-储能一体化柔性电源系统结构优化和工作状态的掌握具有指导意义。