Vision-based pose estimation for cooperative space objects

Imaging sensors are widely used in aerospace recently. In this paper, a vision-based approach for estimating the pose of cooperative space objects is proposed. We learn generative model for each space object based on homeomorphic manifold analysis. Conceptual manifold is used to represent pose variation of captured images of the object in visual space, and nonlinear functions mapping between conceptual manifold representation and visual inputs are learned. Given such learned model, we estimate the pose of a new image by minimizing a reconstruction error via a traversal procedure along the conceptual manifold. Experimental results on the simulated image dataset show that our approach is effective for 1D and 2D pose estimation.     

Nonlinear H∞ based underactuated attitude control for small satellites with two reaction wheels

Underactuated attitude control is supposed to be used on spacecraft when failure happens with onboard actuators. One main problem with existing underactuated attitude control designs is their limited capabilities against disturbances. In order to solve this problem, an approach based on the theory of H∞$H\infty$ is proposed in this paper. Two propositions are derived from the H∞$H\infty$ theory to improve the robustness of one popular underactuated attitude control design, which was presented by Tsiotras et al. It is proved mathematically that the controller satisfying these two propositions respectively can stabilize the underactuated attitude system locally or globally. The numerical simulations show that the improved controllers based on the H∞$H\infty$ theory could provide higher pointing accuracy for small satellites against disturbances. This validates the effectiveness of the proposed H∞$H\infty$ based approach to improve existing underactuated attitude control designs.     

自落式缓冲气囊仿真研究

缓冲气囊被广泛应用于武器装备及物资空投、航天器着陆回收、汽车安全气囊等领域。设计具有优良缓冲性能的气囊系统可以减小物品或乘员所受的冲击力,最大程度上避免了物资的损坏和乘员伤亡。文章以某型空投缓冲系统所用气囊作为研究对象,运用LS-DYNA有限元仿真软件,采用控制体积法对该气囊缓冲过程进行了数值模拟计算,同时,结合工程计算与试验测试,合理确定气囊设计中关键技术状态,获得了带有辅囊的自落式缓冲气囊设计思路与方法,提高了研制品质,节省了研制成本与周期。     

基于嵌入式MATLAB函数编程的火星车能量平衡仿真系统

在以往航天器研制过程中,电源系统能量平衡分析是基于表格化计算的方法,其运算效率低、显示不直观。文章提出了一种可视性强、易编程、更通用的能量平衡分析方法,即采用嵌入式MATLAB函数对电源系统能量平衡分析的功能模块进行编程实现,以火星车电源系统为应用背景,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了一套用于能量平衡分析的仿真系统,并在特定实例下进行仿真分析,仿真结果采用图表曲线形式显示,能清晰、直观地反映能源利用的动态变化趋势,可为电源系统方案优化设计提供参考依据。     

基于贝叶斯因子和二阶概率方法的圣地亚热传导模型确认挑战问题

针对美国圣地亚国家实验室为促进模型确认方法的发展所提出的热传导挑战问题,根据现代模型确认思想总结了该挑战问题解答中应包含的核心内容。在确认度量环节采用贝叶斯因子考察了实验数据是否支持所给模型,在此基础上通过二阶概率方法得到了模型预测的分布,以此计算出模型预测结论的置信度。该过程中考虑了模型参数的随机不确定性和认知不确定性,最后通过灵敏度分析辨识了模型参数的不确定性对模型预测的影响。研究表明该挑战问题中的实验数据支持所给模型,模型预测受导热系数的不确定性影响最大,模型预测材料在调控条件下的失效概率不满足调控要求,该结论的置信度为99.97%。     

航空精密工件高精磨削的研究

零件在外圆磨床上加工时受两个力的作用,一是受零件磨削力的影响,二是受外圆磨床尾座对顶力的影响,尤其细长杆零件受力变形较为明显。为了在加工过程中避免零件变形而影响加工精度,通过使用ANSYS对零件进行有限元分析,控制两个方向力的大小,并对这两个方向力进行逐一分析,并配合高速磨削加工,确定进刀量、磨削速度、零件转速及对顶力等磨削参数,并对上述分析方法进行延伸扩展。     

有磁复位绕组正激变换器的运行特征图

根据本文的解析结果,绘制有磁复位绕组正激变换器的运行特征图。该图的纵轴和横轴分别为正激变换器运行的占空比和本文定义的"正激变换器常数"。根据运行特征相同的原则,将整个运行区分为6个小区。推导并绘制了各小区的分界线,标明了各小区内变换器的运行波形。该图将这类变换器的运行特征与这2个轴所代表的参数的关系全面展示出来。     

刚弹性复杂系统在重力场中的定点转动

本文研究了轴对称刚－弹系统在重力场中的定点运动。首先利用模态分析方法将偏微分方程转化为常微分方程组，然后引进小参数将藕合的长周期运动和短周期运动分离。得到了这个非线性刚弹藉合系统的一次近似解，并利用它研究了刚－弹系统运动特性。     

考虑前屈曲几何非线性影响的结构稳定性分析

本文采用有限元法分析考虑前屈曲几何非线性影响的结构稳定性。应用伴有线性搜索和各种牛顿型解法的组合弧长法可以顺利地描述包含有极值点的载荷一位移曲线,与此同时,若在加载点处计算结构刚度矩阵的行列式值、临界载荷因子和特性刚度参数等值,则可根据稳定准则,通过插值确定临界点的位置。从而为研究复杂结构稳定性提供简便而有效的方法。     

基于局部均值分解和峭度图的滚动轴承包络分析方法

提出了基于局部均值分解(local mean decomposition,LMD)和峭度图(kurtogram)的滚动轴承包络分析方法.该方法中,原始滚动轴承故障振动信号通过LMD进行自适应的频率成分分离和初步降噪,包络分析中带通滤波器的参数通过峭度图客观地提供,从而提高滚动轴承包络分析的准确度.通过对滚动轴承仿真信号以及实验信号的分析,结果表明:在低信噪比情况下,LMD可以自适应分离出滚动轴承的固有振动成分,峭度图可以自动确定包络分析中带通滤波器的参数,与传统包络分析比较,所提方法能更加清晰准确地提取滚动轴承的故障特征.