四种卡尔曼滤波器在仅视线测量相对导航中的性能比较

针对航天器交会时在仅有视线测量条件下的相对导航问题,比较了扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter,EKF）、无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）及平方根形式的卡尔曼滤波（square-root extended Kalman filter,SREKF以及square-root unscented Kalman filter,SRUKF）在这一导航问题中的性能.介绍了仅有视线测量条件下相对导航的特点以及上述4种卡尔曼滤波算法;建立了追踪航天器和目标航天器间相对动力学方程以及基于仅视线测量相对导航时的量测方程;结合3种典型的相对运动形式进行了数值仿真.仿真结果表明：在仅视线测量相对导航中,4种算法的精度处于同一量级;UKF估计相对距离的精度稍优于EKF;SREKF和SRUKF估计相对距离的精度稍优于EKF和UKF.     

基于会切场推力器的无拖曳控制系统建模

为了研究航天器无拖曳控制系统的建模方法、评估会切场推力器性能以及传感器测量误差对无拖曳控制系统性能的影响,基于会切场推力器的性能实验数据,采用轨道动力学理论,大气阻力模型和PID控制设计方法完成了无拖曳控制系统设计,并对推力器推力分辨率、推力器瞬态响应时间以及传感器测量误差对闭环控制系统性能的影响进行了研究。仿真结果表明控制系统工作性能良好,推力分辨率以及传感器的测量误差对系统性能影响较小,但是推力器的响应延迟对控制系统精度造成较大影响,需要在后期的推力器设计中进行进一步的优化改进。综合考虑以上因素后,闭环系统在航天器速度方向的最大位移误差为747.51nm,最大速度误差为733.36nm/s,该仿真结果说明了会切场推力器应用于无拖曳任务的可行性。     

座标测量机精度补偿方法的研究

提出了一种简单而有效的消除座标测量机机构误差的新方法。它不仅适用于座标测量机,而且也适用于精密机床。论述了所有测量单元的基本原理,详细介绍了光学系统的布局原理和方法。同时,做了一系列实验,实验结果表明这种补偿方法能够有效地提高座标测量机的精度。     

一种提高动态温度测量精度的方法

在信号分析的基础上,提出了在频域内对传感器测量值进行动态修正,改善传感器的动态特性,提高动态温度测量精度的方法。用于热敏电阻测温时,能显著改善动态特性和测温精度,其响应速度可提高6～7倍。     

感应同步器位置测量系统的正交误差及补偿

感应同步器与其变换电路一起组成角度或位移的测量系统。感应同步器位置测量系统的误差即变换误差,来源于感应同步器本身制造、安装误差及变换电路的误差。从应用角度出发,提高感应同步器位置测量系统正确度是关键的问题。由于旋转型和直线型感应同步器均已达到较高精度,因此要提高整个测量系统的变换精度需掌握误差的来源及误差的数学表达式,并从中得出对感应同步器误差进行补偿的规律。本文就感应同步器位置测量系统的正交误差规律及一种正交误差补偿方法——激磁电流交叉耦合法进行论证,并以实例说明。     

热电偶响应时间在脉冲法测量热扩散率中引入的误差

本文综述了热电偶响应时间对脉冲法测热扩散率引入误差的影响,讨论了热扩散率相差很大的材料使用热电偶的不同要求,实验测定了不同热电偶直径和不同样品厚度对热扩散率测量?的影响。实验证明:对耐热合金类样品,必须使用小直径热电偶或较厚的试样,才能测得准确的结果。     

PIV系统测量误差的实验评价方法以及实验参数的优化

提出了一种PIV(Particle Image Velocimetry)测量误差的实验评价方法：利用匀速转动圆盘上粒子的反射光模拟流场中示踪粒子散射光解决基准速度场。建立了一套二维PIV系统的测量误差评价系统,利用该系统对PIV测量误差和测量精度进行了实验评价,得到了结果误差在空间及时间上的概率分布特性,并对两个关键PIV实验参数进行了优化。实验表明该误差评价方法装置简单,方法可靠,可方便灵活地对PIV系统测量误差和测量精度进行实验评价和参数优化研究。     

无人机固定时间路径跟踪容错制导控制

针对无人机存在外部环境干扰及执行机构故障情况下的固定时间路径跟踪容错制导控制进行研究,提出了固定时间收敛的视线制导控制算法,利用反步法及固定时间收敛的视线制导控制算法确保无人机路径跟踪误差在固定时间内收敛。通过在视线制导控制算法中引入指令滤波器及误差补偿器,避免反步法中虚拟控制量微分项的复杂计算。为了抑制制导控制过程中系统状态剧烈变化,引入障碍李雅普诺夫函数对偏航角速度误差进行限制。通过非线性固定时间观测器对不确定性进行估计补偿,消除执行机构故障及外部环境干扰等因素对跟踪性能的影响。仿真结果表明:所提算法具备有效性和鲁棒性,具有良好的路径跟踪容错制导控制性能。      

球形重力场下的视线动力学方程

以交会对接问题为背景,建立了球形重力场下的视线动力学方程,其简化形式可以描述平面重力场下的相对运动。该方程直接描述了视线参数和机动策略之间的关系,可广泛应用于相对运动问题的机动策略研究。     

力学环境试验测量不确定度分析

航天器力学环境试验数据的测量是完成试验的关键技术之一。任何测量过程都客观上存在测量误差,使测量结果带有不确定性,进行测量不确定度分析的目的是提供评价测量结果的可信度指标。力学环境试验一般需要动态测量,影响测量误差和数据不确定度的因素较多,进行全面准确的分析相对困难。文中通过介绍一些有关测量误差和测量不确定度的基本知识,针对固定的振动环境试验系统,综合所有客观存在的误差因素进行分析计算,给出目前力学环境试验数据测量误差和测量不确定度数值,提高试验数据判读的准确性,满足提供测量误差和测量不确定度指标的实际需求。