Analysis and experiments for delay compensation in attitude control of flexible spacecraft

Space vehicles are often characterized by highly flexible appendages, with low natural frequencies which can generate coupling phenomena during orbital maneuvering. The stability and delay margins of the controlled system are deeply affected by the presence of bodies with different elastic properties, assembled to form a complex multibody system. As a consequence, unstable behavior can arise. In this paper the problem is first faced from a numerical point of view, developing accurate multibody mathematical models, as well as relevant navigation and control algorithms. One of the main causes of instability is identified with the unavoidable presence of time delays in the GNC loop. A strategy to compensate for these delays is elaborated and tested using the simulation tool, and finally validated by means of a free floating platform, replicating the flexible spacecraft attitude dynamics (single axis rotation). The platform is equipped with thrusters commanded according to the on–off modulation of the Linear Quadratic Regulator (LQR) control law. The LQR is based on the estimate of the full state vector, i.e. including both rigid – attitude – and elastic variables, that is possible thanks to the on line measurement of the flexible displacements, realized by processing the images acquired by a dedicated camera. The accurate mathematical model of the system and the rigid and elastic measurements enable a prediction of the state, so that the control is evaluated taking the predicted state relevant to a delayed time into account. Both the simulations and the experimental campaign demonstrate that by compensating in this way the time delay, the instability is eliminated, and the maneuver is performed accurately.     

航姿信号的模拟

阐述了航姿信号的特点及其数学表述，着重提出了在仿真系统中模拟产生它们的实用方法。     

一个航班备降延误的成本分析

分析了一起暴雨天气引起航班备降而延误的损失计算与成本管理问题。这起备降理应更早地在最近机场实现,实际上最后也是这样的,但却在空中绕了一圈,多耗费了一些时间,直接的后果是成本增加,间接的后果是安全压力增加。根据所设计的备降方案和有关费用做出了比较分析,提出了需通过提前信息沟通,增强预见性、主动性,避免飞机在天空多飞而产生过多的损耗,以此提高技术水平与管理水平。     

基于BP神经网络的纳卫星轨道温度预测

为了实现纳卫星在轨温度的预测,在对纳卫星热系统动态特性模型分析的基础上,建立BP神经网络预测模型实现纳卫星在轨温度的预测.通过分析纳卫星热系统动态特性模型,得到用于BP神经网络预测模型的输入、输出变量以及训练神经网络所需的数据样本.BP神经网络预测模型分别以纳卫星外壳、辐射器、舱内仪器的热流及温度值为神经网络输入、输出,预测纳卫星10s后的轨道温度.经验证,神经网络预测模型预测结果与纳卫星实际轨道温度吻合较好,表明神经网络预测模型是快捷有效的.      

基于Wiener过程的载人飞船热控泵寿命预测

载人飞船热控制循环泵(以下简称热控泵)属于高可靠性航天产品,在试验和使用中出现的寿命失效数据极少,采用传统的基于大样本寿命数据的可靠性分析方法难以满足工程要求。首先根据热控泵的试验数据和退化失效机理,确定关键性能参数为扬程和功率,采用带有正向漂移的Wiener过程拟合这两项性能的退化数据,建立性能退化轨道模型,并用随机加权方法解决模型参数估计时的小子样问题;根据退化失效的定义确定热控泵的寿命分布模型,与传统寿命分布模型不同的是,分布模型中的参数具有明确的物理含义;最后根据试验数据对热控泵的寿命进行预测,验证方法的有效性。     

基于M56F807的无人机飞控系统设计

针对小型无人机飞控系统在功耗、成本、可靠性以及集成度等方面的较高要求,设计了一种基于Freescale M56F807型DSP和PID控制策略的飞控系统。针对某型号的无人机,详细阐述了系统的设计思想及其基本硬件和软件结构。采用了时域信号的取样积累平均方法,减少了算法的实现难度,提高了采样精度。对硬件设计中的关键技术进行了研究,系统具有设计精炼,可靠性高,开放性好等优点。基于DSP的现代高速数字处理飞控系统,能够赋予无人机更大的机动性、更高的灵活性和更广泛的适用性。     

基于模糊神经网络的软件可靠性早期预计方法

在基于模糊神经网络的基础上,提出了一种新的软件可靠性早期预计方法.通过分析软件缺陷产生的原因,给出了导致软件缺陷产生的因素.同时,深入讨论了软件可靠性早期预计的建模方法.在此基础上,利用模糊神经网络建立了软件可靠性早期预计的模型,并且给出了具体的步骤.      

一种基于时延约束的最优路径求解算法

作为QoS路由和流量工程的关键技术之一,基于时延约束的最优路径问题一直没有得到有效的解决.针对现有的算法很难得到最优解和计算复杂度过大等问题,提出了一种基于时延约束的最优路径求解(DCOP)算法,该算法通过减少算法的搜索空间来有效地降低算法的计算复杂度,可得到最优的无环解.算法采用自适应参数设计,提高了对网络规模和复杂业务变化的适应性.仿真表明该算法比同类算法计算复杂性降低了近一个数量级,且算法具有自适应能力,设计简单,易于工程实现.      

利用频谱分析确定空间目标太阳翼定向模式

分析对比了空间目标与可控飞行器轨道确定的不同,论述了太阳翼定向模式的不同对轨道运动特性的影响。通过地面站的测距与测角数据,推算出测量数据的地心距频谱。假定一种太阳翼定向模式,利用测量数据进行轨道确定,利用定轨数据计算地心距频谱并与测量数据的频谱比对,由此可确定太阳翼定向模式。利用数值仿真对近地太阳同步轨道和地球静止轨道两种情况进行了验证,仿真结果表明该思路和方法是有效的。     

某型机400Hz机通干扰分析

提出了某型机机通受400Hz电源干扰的问题,简述了干扰的来源及对干扰的测试情况,并用电磁场理论对其进行了理论分析。通过对干扰采取的相应措施,最大限度地改善了机通干扰现象,使飞行通讯联络正常。