Study of highly perturbed spacecraft formation dynamics via approximation

This paper explores methods for approximating and analyzing the dynamics of highly perturbed spacecraft formations with an emphasis on computationally efficient approaches. This facilitates on-board computation or rapid preliminary mission design analysis. Perturbed formation dynamics are often approximated as linear time-varying (LTV) systems, for which Floquet theory can be used to analyze the degree of system instability. Furthermore, the angular momentum of the relative orbital state can be computed with the approximate dynamics to provide additional insight. A general methodology is developed first and then applied to the problem of unstable formation dynamics in asteroid orbits. Here the dominant perturbative effects due to low-order gravitational harmonics and solar radiation pressure are modeled. Numerical simulations validate the approach and illustrate the approximation accuracy achieved.     

机载托架自动校准系统的设计与实现

为了解决机载托架传统校准方法精度低、耗时、费力等问题,设计了一种高精度、高效率并且操作简单的成品托架自动校准系统。该系统运用调平精度较高的"循环多次"最高点不动调平方法,建立高精度机载托架校准的静力学数学模型,运用VC与Matlab的COM接口编程技术开发机载托架自动校准系统,并建立良好的人机交互界面。试验结果表明,利用该方法对机载托架进行校准,无论是校准精度还是校准效率都较传统方法有很大提高。     

Fully distributed time-varying formation tracking control for multiple quadrotor vehicles via finite-time convergent extended state observer

This paper investigates a time-varying anti-disturbance formation problem for a group of quadrotor aircrafts with time-varying uncertainties and a directed interaction topology. A novel Finite-Time Convergent Extended State Observer (FTCESO) based fully-distributed formation control scheme is proposed to enhance the disturbance rejection and the formation tracking performances for networked quadrotors. By adopting the hierarchical control strategy, the multi-quadrotor system is separated into two subsystems: the outer-loop cooperative subsystem and the inner-loop attitude subsystem. In the outer-loop subsystem, with the estimation of disturbing forces and uncertain dynamics from FTCESOs, an adaptive consensus theory based cooperative controller is exploited to ensure the multiple quadrotors form and maintain a time-varying pattern relying only on the positions of the neighboring aircrafts. In the inner-loop subsystem, the desired attitude generated by the cooperative control law is stably tracked under a FTCESO-based attitude controller in a finite time. Based on a detailed algorithm to specify the cooperative control protocol, the feasibility condition to achieve the time-varying anti-disturbance formation tracking is derived and the rigorous analysis of the whole closed-loop multi-quadrotor system is given. Some numerical examples are conducted to intuitively demonstrate the effectiveness and the improvements of the proposed control framework.     

求解含多个右端向量非对称线性方程组的自适应块拟最小残量IOM(q)算法

许多实际应用问题需要求解含多个右端向量的大型非对称线性方程组 ,通常是把原来方程组分成单独几个含一个右端向量的方程组 ,再用某种迭代法分别单个求解 ,而更加经济有效的方法是应用能同时产生几个迭代向量的块迭代法来直接求解。本文在 IOM(q)算法的基础上 ,提出一种求解此类方程组的块拟最小残量 IOM(q)算法 ,讨论了如何收缩掉已收敛的部分方程组以及如何从产生的块 Krylov序列中删除线性相关或几乎线性相关向量的自适应技术。数值试验表明 ,此新的自适应块算法比块 GMRES算法及其他相关算法具有更好的收敛行为、更少的计算量和 CPU计算时间 ,是求解此类方程组的一种更加经济有效的算法。     

区域极点及方差约束下的航天器拦截控制：静态输出反馈情形

本文提出并讨论了具有选通窗约束的航天器拦截控制问题，指出航天器拦截控制的稳暂态性能指标可表现为系统稳态状态方差及闭环区域极点的形式。然后，基于配置控制的思想，本文完整地给出了期望静态反馈控制器的存在条件及其解析表达式，并举例说明所提设计方法的直接性与有效性     

多重直扩信号的快速捕获

多重直扩信号的快速捕获得卫星定位及通信系统研制过程中遇到的一个主要课题，它的实现，不仅可以提高系统的多址能力，而且也是系统实现的必备条件，本文阐明了多重直扩信号的来源以及可被分离的理论依据，给出了多重直扩信号快速捕获的硬件实现方案及部分实验结果，得出了一些重要结论。     

一个说明语言的设计和其子集编译器的开发

基于软件文档可执行的想法，设计了一个适用于指称语义描述的可执行规范说明语言——ＪＺＣ，并对其核心子集编译器进行了设计与开发。该语言设计采用了模式匹配、类型并置和构造函数等概念，使得抽象文法易于在程度中体现。模块概念的引入使得函数型语言书写的程序更加易懂和易于编写。作为对严格开发方法的一个尝试，ＪＺＣ核心子集编译器的开发采用了该种方法，其中一个“结果正确性定理”的证明是开发过程的重点工作。本文通过一个示例语言简介ＪＺＣ的语言特点，给出了编译器开发过程的一个描述框架和证明梗概     

GDBMS中图形数据的表示与存贮

GDBMS是作者设计并实现的一个实验性的工程图形数据库管理系统。它基于扩充关系数据模型,成功地完成了对工程图形数据的描述。 本文从图形的数据库表示出发,对几何实体的建模方法进行了分析,介绍了GDBMS中的图形数据模型及其实现方法。该数据模型吸取图元枚举法(PI方法),结构实体几何表示法(CSG法)和边界表示法(BR方法)的优点,在进行交互式图形编辑以及图形显示时,采用CSG结构,在数据库的存贮和处理时,采用扩充的BR方法。     

线性多变量系统闭环特征结构的最优配置

本文利用特征结构配置法所揭示的线性多变量反馈控制系统闭环特征值和特征向量的配置自由度,求解具有二次型性能指标的控制系统设计问题,使得闭环系统在具有任意给定的希望特征值集合条件下,性能指标达到极小。文中建立了最优二次型性能指标与闭环特征结构的关系,提出了逐个优化特征向量的算法,这一算法概念直观并具有较高的运算效率,可以推广到一般的特征结构优化问题。     

智能天线结构模糊自适应变形控制实验研究

基于dSPACE半物理仿真系统和所研制的压电作动器,设计并构建了智能天线结构实验平台,进行了结构变形控制实验研究。实验中采用常规PID作为基本控制方法,并在此基础上设计了一种模糊自适应PID控制器,将两种方法对应的不同控制效果进行了对比。结果表明:在所给的实验条件下,基于压电材料可实现对智能天线结构变形的控制,作动器控制变形量最大可达166μm;两种控制方法均可对结构变形进行控制,模糊自适应方法的绝对位置控制精度达到±0.5μm;应用模糊自适应PID控制方法对结构进行变形控制,较之常规PID控制方法能够降低系统响应的超调量,缩短稳定时间,提高控制精度,得到更好的控制过程。