一种空间机器人用复杂末端执行装置的可靠性验证方法

对空间机器人用末端执行装置的功能展开分析,确定表征产品功能的可靠性特征参数和分布类型,提出一种可靠性试验验证方法。结合空间站机械臂末端执行器给出具体应用验证,包括产品分析、可靠性模型的建立、特征量和分布类型的确定、样本量的选取和故障判据等内容,为其他复杂空间产品的可靠性验证提供思路。该验证方法基于计量型可靠性试验的基本思路,通过极小的样本量完成产品的可靠性验证,大幅缩减研制经费,降低科研成本。     

微小卫星高分辨率相机CCD焦面组件热控制

为了保证微小卫星高分辨率遥感器相机的成像品质,需控制焦面组件的温度水平及温度稳定性,特别是焦面CCD光学探测器件的温度控制。首先提出以相变储能与超低刚度柔性导热索相结合的焦面组件精密热控方法,对相变储能装置与石墨柔性导热索的设计及参数选取进行详细介绍;然后,建立焦面组件的热仿真模型并进行温度计算;最后,在真空环境下进行了热试验。计算与试验结果表明,焦面CCD器件长期温度为15～18.5℃,工作温升速率为0.33℃/min,具有良好的温度水平与温度稳定性;热控补偿功率≤4.8 W,约为焦面组件发热功率的1/10,可节省卫星能源消耗,验证了焦面组件热控制方法的正确性。     

天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计

为了实现高精度目标跟踪,研制了一套以数字信号处理器（Digital Signal Processor,DSP）和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分（Proportional-Integral,PI）控制,通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度,提高了闭环系统的带宽,最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明：对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时,方位轴最大跟踪误差为0.006°,误差均方根值为3.25″;俯仰轴最大跟踪误差为0.005°,误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行,满足大型转台伺服控制系统的性能要求。     

大口径非球面加工中最接近参考球面的精确计算

摆臂轮廓测量技术要求将摆臂精准的装调至待检测非球面的最接近参考球面上,需要精确确定非球面的最接近参考球半径及球心位置,而常规的近似法、精确公式法以及最小二乘法不能满足计算的精度和效率等要求。为了弥补现有算法的不足,文章介绍了一种分阶段逼近最接近参考球半径的计算方法,该算法在最小二乘法的基础上,通过精确线搜索技术以及牛顿迭代法,实现了最接近参考球半径求解的高精度、高效率,并且应用于大口径非球面计算时迭代效率有了较大提高。计算实例结果显示,该算法满足摆臂测量时大口径非球面的最接近参考球半径的求解要求。     

我国宇航空间环境领域国家标准体系的构建

空间环境标准是宇航活动安全的重要保障。本文在对空间环境研究领域归纳分析的基础上,对国内外空间环境领域的标准制定情况进行了梳理,并对当前空间环境领域的标准化形势进行了分析,进而介绍了我国宇航标委会空间环境分委会的工作开展情况,以及新构建的我国空间环境领域国家标准体系。最后,对我国空间环境分委会及后续的标准建设进行了展望。     

大气探测激光雷达组网观测一致性研究

通过激光遥感获取气溶胶、云垂直分布情况,对研究气溶胶、云微物理特性、辐射强迫效应以及污染物传输等具有重大意义。在实际应用中激光雷达受激光器能量、发散角以及透过率等影响,会导致各雷达面对同一目标物探测数据不一致。随着地基大气探测激光雷达逐步规模化、标准化,对雷达组网观测一致性开展研究具有重要意义。为保证组网激光雷达数据高质量和高可靠性,在雷达系统自标定基础上,利用太阳光度计、大气分子模型获取激光雷达系统常数,确保各激光雷达回波信号定量可比。通过激光雷达组网观测进行探测目标一致性比对试验,以验证激光雷达系统探测一致性精度。结果表明：标定后,532 nm距离修正信号在1~2 km区间相对偏差从64.89%降低到22.16%,在2~5 km区间相对偏差从49.26%降低到8.90%,在9.5~11.5 km相对偏差从46.83%降低到10.91%;532 nm退偏比在1~2 km区间相对偏差从69.68%降低到20.68%,在2~5 km区间相对偏差从71.24%降低到6.69%,在9.5~11.5 km相对偏差从140.24%降低到9.02%;532 nm后向散射系数在1~2 km区间相对偏差从37.45%降低到23.63%,在2~5 km区间相对偏差从29.15%降低到21.45%,在9.5~11.5 km相对偏差从76.02%降低到24.16%。组网激光雷达数据结果一致性较好,可在多站点进行高精度探测,在气候变化研究、碳排放监测和环境研究等领域发挥重要作用,为大规模大气变化规律研究提供高质量、有效数据。     

多囊体临近空间飞艇多要素耦合建模与仿真

针对多囊体临近空间飞艇多要素耦合仿真及长航时能力评估的迫切需求,详细阐述了多囊体临近空间飞艇六自由度位置与姿态动力学模型、环境热力学模型、内外囊体热力学模型及囊体氦气损失模型,通过位置、时间、姿态、空速等动力学输出信息与压力成形体积、氦气质量等热力学输出信息实现平台力热动态耦合,能够全面反映飞艇在大气环境及操纵力作用下力热耦合变化规律,具备飞艇平台超热超压安全下的长航时定量评估能力。通过仿真发现,囊体内氦气在随风飘状态下最大超热达到55℃左右,为保证内外囊体白天压力安全需主动释放氦气导致飞行高度上升约100 m,夜晚囊体内压将至0 Pa无法维形保持浮力导致驻空高度快速降低,姿态振荡加剧,驻空航时仅有26.5 h,且动力全开无法获得稳定的航向飞行,空速来流降温无法最大效能发挥,需要控制系统接入实现动态闭环航路飞行,才能实现长航时飞行,具有重要的工程应用价值。     

一种相控阵雷达搜索参数设计策略

为实现相控阵雷达探测高超声速目标最远发现距离尽可能大,设计了一种基于改进告警-确认检测方法的搜索参数优化策略。首先根据雷达原理和目标特性指出搜索参数优化需求,分析告警-确认检测基本原理并给出考虑搜索空域内新目标平均出现率的帧时间计算公式,然后以每个波位的告警检测与确认检测的驻留时间和虚警概率为优化变量、以最大化最远发现距离为目标函数建立搜索参数优化数学模型并给出求解步骤,最后对设计方法的有效性进行仿真验证。结果表明,在总虚警概率和每个位置允许的最大驻留时间双重约束下,设计的搜索参数优化策略可以较短的帧时间获得较大的最远发现距离。跟踪负载相同时,设计的搜索参数优化策略优于均匀搜索方法和告警-确认检测方法。     

面向空间威胁自主规避的航天器资源调度方法

针对航天器遭遇空间非合作目标异常接近的场景,考虑航天器软硬件资源的约束,提出一种面向空间异常接近规避过程的航天器有限资源调度方法,以特定任务下的空间态势信息作为输入,输出动态变化的航天器资源配置.首先,建立威胁规避场景的动力学模型和航天器有限软硬件资源模型,分析威胁规避过程中的信息流;在此基础上,引入“精英保留”和“劣种淘汰”策略设计基于遗传算法的航天器资源调度方法,以加快遗传算法收敛速率.仿真结果表明,相比随机调度策略,本文所提方法寻找的调度策略有效提升了资源约束条件下对非合作目标的定轨收敛速率,更快到达预定位置,同时节约了速度增量消耗.     

基于空间电压矢量的软起动器变频阶段的优化及仿真

对于空间电压矢量软起动器变频阶段的负相转矩和转速振荡问题,依据电压矢量的控制方法,对频率转换点的选取实行优化。以电机负载状况来获取各个变频阶段的控制角初始值,以恒压频比原则获取控制角终值,以此对软起动器变频阶段的控制进行优化。最后对优化后的软起动器进行仿真验证,结果显示,软起动器工作在变频阶段时,在频率转换点出现的转速超调得到了改善,电流峰值有所减小,没有负转矩出现。