高超声速飞行器新型预设性能控制器设计

针对强不确定、多约束条件下高超声速飞行器的控制性能问题, 提出一种新型、同时保证高超声速飞行器瞬态响应和稳态性能的鲁棒预设性能控制器设计方法。首先, 设计一种新型、时变、对数型障碍Lyapunov函数, 结合动态面法, 在保证高超声速飞行器高度和速度子系统稳态跟踪误差精度的同时, 还能确保其收敛速度、超调量等瞬态响应性能;与传统的预设性能方法相比, 该方法无需误差转化, 降低了设计的复杂度。然后, 针对模型和外部扰动不确定问题, 设计了自适应、非线性干扰观测器对不确定的上界进行估计并引入控制律。此外, 还引入辅助误差子系统, 降低高超声速飞行器执行机构饱和对闭环系统的影响。最后, 通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统所有状态均有界。仿真结果验校了本文控制器设计的有效性。     

GNSS接收机时间管理模型的设计与实现

为了满足卫星接收机对多个时间系统统一管理的需求,设计了一种适用于多系统GNSS接收机的时间管理模型,用于维持和处理接收机内部时间.详述了接收机时间初始化、维持、钟差估计的方法与修正策略.基于DSP6671平台对模型进行了实验验证,并分析了不同定位模式下的钟差变化特性,以及两种钟差调整策略对伪距、载波相位的非差和双差的影...     

航天器末端拦截自适应博弈策略

针对航天器末端拦截博弈问题,基于微分对策理论研究了各星的博弈策略。根据拦截空间是否具有防御器将博弈态势分为双星博弈和三星博弈。首先考虑拦截器与目标的双星博弈态势,以终端脱靶量为指标设计了相对博弈策略,并提出时间分析方程以提高策略对不同拦截态势的自适应性。然后,考虑具有防御器的三星博弈态势,提出了博弈切换策略将其化为分段双星博弈,并将双边时间方程扩展到三星博弈中,使拦截器在不被防御器反拦截的情况下,实现对目标的快速拦截。最后仿真分析了博弈策略与时间分析方程对航天器拦截博弈问题的有效性。     

基于乘性加扰的卫星信号遮蔽传输方案

针对卫星发送功率受限的情况,提出了一种卫星信号遮蔽传输的新方案。在卫星上,通过将待传输的业务信号与特别设计的非恒包络遮蔽信号相乘,隐藏了原业务信号的时频域特征。在授权地面站,利用遮蔽信号副本进行互相关时延估计并解遮蔽,从而恢复原业务信号。该方案具有不增加卫星的传输功耗、星上遮蔽运算复杂度低、传输安全性强等特点。此外,通过处理损耗、互信息等定量评价指标,分析了遮蔽方案的遮蔽性能。仿真实验表明,该遮蔽方案可以实现良好的时频域遮蔽效果。遮蔽后信号与原业务信号间的互信息结果表明：遮蔽后信号与原业务信号间相关性很弱,已基本掩盖原业务信号通信特征。在遮蔽信号与原业务信号带宽之比不小于0.3、信噪比不小于–4 dB的条件下,授权地面站解遮蔽的处理损耗可以控制在1 dB以内,具有良好的实用价值。     

变结构控制在导弹总线网络控制中的应用研究

随着导弹数字控制技术和网络通信技术的发展,数据总线传输方案越来越受到重视.以数据总线为核心的导弹总线网络控制系统能够有效克服传统通信网络的弊端,改善系统性能,然而由于信息传输分时复用通信网络,系统延时是不可避免的.本文利用接收缓冲区,将时变延时转变为固定延时,并在此基础上,对导弹总线网络控制系统提出滑模预估控制器设计方法.仿真结果表明,这种设计方法是有效的.     

1553B总线控制系统时间同步设计

高准确度的时间同步是实时性现场总线控制系统正确运行的基础.本文介绍了几种现场总线系统软硬件时间同步机制,针对1553B总线控制系统,通过深入分析总线协议芯片的工作时序,利用芯片内部的时标寄存器,采用软件补偿的方法,设计了一种准确度与软件和网络延迟无关的高准确度、低通讯开销的软件时间同步机制.试验表明,这种同步机制准确度可达到μs数量级.     

月球探测器动力下降段最优轨迹参数化方法

为保证月球探测器进入姿态调整段时具有充分的高度与速度余量,本文提出一种基于控制变量参数化的月球探测器动力下降段最优轨迹求解方法。在三维探测器软着陆动力学模型基础上,将月球探测器软着陆制导律设计等效为燃料最优约束下的探测器俯仰角控制问题,利用控制变量参数化(Control Variables Parameterization, CVP)方法将该控制问题中的控制变量与约束条件转化为非线性规划问题求解,并引入时间尺度变换,将着陆时间序列加入待规划参数,进而求得满足精度的最优数值解。蒙特卡罗仿真实验表明,与传统的显式制导律相比,本文提出的参数化制导方法在动力下降段燃料更省,动力下降段的起始高度在±20%范围内波动时,仍能以高精度速度和高度指标完成末制导。     

嫦娥五号探测器多舱段间接力式校时及误差控制方法

为优化嫦娥五号探测器操控,达到通过给任意具备测控链路的舱段校时即可实现多舱段组合体时间同步的目标,提出了一种接力式校时及误差控制方法。该方法通过相邻舱段间接力式时间传递实现舱段间时间自流动。设计了基于飞行模式的时间基准设备检索方法,通过统一的检索配置表使各设备能够根据飞行模式识别上级时间基准设备,实现了各舱段的自主校时。设计了总线控制器(Bus controller,BC)与远置单元(Remote terminal,RT)间的分布式时间传递误差控制方法,BC端修正时间信息发送时产生的误差,RT端控制时间信息接收时引入的误差,保证了整器时统精度。研究方法实现了多舱段复杂航天器的器内自组织时统,已在嫦娥五号探测器上得到应用并取得预期效果,可为后续航天器软件设计提供参考。     

On the ability of sliding mode and LQR controllers optimized with PSO in attitude control of a flexible 4-DOF satellite with time-varying payload

Precise pointing of the satellite and its payload is essential in the accurate accomplishment of a space mission. In this study, the system of a satellite and its payload are considered as 4-DOF equations of motion. The time-varying payload can observe one direction of the Earth independently, and the satellite can point to the Earth station by its 3-DOF motions simultaneously. Sliding mode and LQR controllers are designed for damping disturbances, and consequently high pointing accuracy. Environmental disturbances and the associated time delay of Low Earth Orbit (LEO) are applied to the system. An algorithm based on Particle Swarm Optimization (PSO) is proposed to find the optimum values of variables and Normalized Integral Square Error (NISE) of the two aforementioned controllers. Numerical simulations indicate the optimized magnitudes of target detection errors and control efforts in four directions. The results revealed that PSO-SMC can finely track the time-varying payload and has better efficiency in comparison with PSO-LQR.     

Time delay of ionospheric TEC storms to geomagnetic storms and pre-storm disturbance events in East Asia

Using the TEC data at Beijing (39.61°N, 115.89°E)/Yakutsk (62.03°N, 129.68°E) stations of East Asia regions and relevant geomagnetic data from 2010 to 2017, we have studied the time delay of ionospheric storms to geomagnetic storms and compare it with our previous results of Taoyuan (25.02°N, 121.21°E) station (Zhang et al., 2020). The data shows a well-known local time dependence of the time delay, and seasonal dependences are different at these stations. In addition, there is no correlation between the time delay and the magnetic storm intensity /solar activity, except the time delay of negative storms has weakly negative dependence on the solar activity. Comparing with the results of Taoyuan station which is located at EIA region in East Asia, we find that the time delay increases nonlinearly as the latitude decreases due to different ionospheric backgrounds at these places. Moreover, the pre-storm disturbance events are found to have similar statistical characteristics as the pre-storm enhancement in Europe middle latitudes (Bure?ová and La?tovi?ka, 2007). By subtracting the common features of the pre-storm disturbance events, we preliminarily infer that auroral activity might be main driver of the pre-storm disturbance events.