基于扩张状态观测器的小型固体火箭控制系统设计与验证

以自研小型固体火箭为对象,基于扩张状态观测器,对三通道姿态控制器进行了设计及验证。建立了以攻角、侧滑角和滚转角为控制目标的积分链状态空间模型;结合扩张状态观测器,应用极点配置法对三通道姿态控制器进行了鲁棒设计;通过数值仿真和半实物仿真,结合拉偏分析,对控制器设计进行校核,证明了设计的有效性和鲁棒性;通过飞行试验验证了控制器性能,跟踪结果符合仿真分析,基本无延时、无静差,证明了该方法的可行性和工程应用价值。     

线性自抗扰控制器的噪声抑制改进研究

针对线性自抗扰控制器对噪声敏感的问题,提出了一种基于预报线性跟踪微分器的噪声抑制自抗扰控制器。首先给出了基于预报思想的线性跟踪微分器的一般形式,并分析了其频域特性;然后以航空飞行器姿态控制为例,设计了二阶预报-跟踪微分自抗扰控制器,并利用控制器疲劳度(Weariness degree)的概念,分析了噪声抑制自抗扰控制器的对噪声的抑制特性及闭环控制频域特性;最后通过飞行器硬件在环仿真(Hardware-in-the-Loop Test)对将该方法与传统惯性滤波器、线性跟踪微分器进行对比。结果表明该方法能有效抑制噪声污染对线性自抗扰控制器闭环特性的影响,降低扩张状态观测器高增益带来的噪声放大问题,增强控制器的鲁棒性,并能降低滤波带来的相位延迟,具有工程实用性。     

一种高稳定度帆板驱动系统的T-S模糊复合控制器

为减少帆板驱动机构（SADA）对太阳帆板挠性模态的激励作用,以扰动力矩较小的永磁同步电机(PMSM)作为驱动源,提出一种T-S模糊控制与校正网络相结合的控制方法。利用校正网络增加系统的相位裕度和增益,并通过T-S模糊控制器降低系统的超调和非线性摩擦的影响,从而有效抑制太阳帆板的振动。通过圆判据对带有此控制器的驱动系统进行了稳定性证明,很好地解决了模糊控制系统在摩擦扰动下难以进行频域理论分析的缺陷。仿真结果表明,在非线性摩擦等扰动的影响下,该控制方法能够很好地抑制太阳帆板引起的挠性振动,提高系统的速度精度和稳定度,具有较好的动态性能。     

遥测模拟控制器的研制

根据神州六号飞船推进舱故障模拟测试的要求,研制了一套遥测模拟控制器。本文介绍了系统的硬件工作原理与嵌入式软件流程、上位机通信功能、故障数据处理方法。系统实时联调结果表明,整机性能稳定、可靠,能够模拟各种故障模式,满足了总体要求。     

航天器电源系统大功率智能配电技术

随着航天器功能的增多和容量的增大,对电源系统的配置、管理、故障检测与诊断以及可靠性和可维修性都提出了更高的要求,促使航天器配电技术向着大功率和智能化方向发展。文章介绍了“天宫一号”目标飞行器电源系统采用的大功率智能配电单元,并在此基础上提出了智能能源管理单元设计。通过采用智能数据处理、固态功率控制等改进技术,将大功率智能配电系统进一步提升和完善,拓展其应用领域,以满足未来载人航天和深空探测任务发展的需要。     

SRAM型FPGA的单粒子效应及TMR设计加固

宇宙空间中存在多种高能粒子,其辐射效应会严重威胁航天器中现场可编程门阵列（FieldProgrammable Gate Array,FPGA）器件工作的可靠性。文章研究了静态随机存储器型（Static Random AccessMemory,SRAM）FPGA中的单粒子翻转效应。理论计算表明,采用三模冗余（Triple Module Redundancy,TMR）设计方法可以有效缓解FPGA中的单粒子翻转问题。针对传统TMR设计方法的不足,提出了一种改进的TMR设计架构,并将该架构应用于某星载关键控制电路的设计中。文中的研究成果对SRAM型FPGA的空间应用有一定参考作用。     

六轴联动缠绕机数控系统应用软件的开发

纤维缠绕复合材料由于具有优良的性能而在许多领域广泛应用。数控系统作为其成型工艺装备的重要部分，如果采用标准数控系统，会使它的扩充和修改极为有限，并难以将自己的专用技术、工艺经验集成到控制系统中去，且成本较高。针对这些情况，文中提出以IPc和多轴运动控制器为基础构成开放式的六轴缠绕机数控系统，阐述了该数控系统的硬件构成，并重点介绍了系统应用软件的结构、系统软件的模块化设计以及如何在win—dows环境下进行用户化开发。该数控系统的实际工程应用，验证了系统的实用性和开放性。     

Development of a PC-based Open Architecture Software-CNC System

As a key technology in the field of advanced manufacturing, an open architecture controller is studied. In order to develop an open architecture software-CNC system on personal computer (PC) according to open modular architecture controllers (OMAC). First, the software and hardware platform is chosen and software realization methodology for the CNC system is determined. Second, static mod- eling methods of an open architecture controller inclusive of object-oriented (OO) programming technology, dynamic link library (DLL) technology and system modules partition are investigated. Third, the dynamical behavioral modeling and the data flow representation of open architecture controller are discussed, which are both described in hierarchy finite state machine (FSM) model. Fourth, a reusable software module model is established to develop software function module library. Finally, a 3-axis milling machine tool test-bed, named for HIT-CNC, is successfully designed by means of the constructed software function module library and the system configuring method. The experimental results show that, besides increasing the degree of reusability and openness, application of above-mentioned method- ology leads to significant decrease of development time as well as maintenance cost.     

基于SDN架构的NFV技术在低轨卫星网络中的应用

针对当前卫星网络通信业务需求复杂、星上设备对多业务兼容性差的问题,提出了一种面向低轨卫星网络的软件定义网络(SDN)架构.该架构设计了以星间链路为基础的虚拟化数据平面和多控制器的分布式控制平面,具有高度灵活和可编程的特性.通过网络功能虚拟化(NFV)技术实现了数据平面虚拟化和集群化控制器的功能分割,给出了架构实现的关键...     

基于单片机的数字化舵系统设计

针对现有的某型模拟电动舵系统,利用先进的微处理器控制技术进行数字化改造,在控制算法方面和舵系统的快速性方面进行了理论上的研究,并进行了数字化舵系统原理样机的研制和实践上的调试。针对设计的数字化舵系统的线性/变结构复合控制器,介绍了数字化舵系统的工作原理和硬件电路设计,采用PL/M-96语言进行数字控制器编程,最后给出了实验结果和仿真结果的对比图,说明了设计的控制器的有效性。