火星无人探测与行星保护

行星保护是每一个开展深空探测的国家都要面对的问题,火星是太阳系里最可能存在地外生命的星球之一,也是行星保护的重点关注对象,在我国火星探测即将正式启动之际,对标国际上行星保护的政策、标准、技术和管理措施,对我国未来在火星探测中满足国际上行星保护的要求至关重要。主要回顾了行星保护的历史,国外在火星探测历史上行星保护正向防护所采取的措施,以及现代科学技术发展对行星保护正向防护相关技术的影响,并对我国未来火星及深空探测活动中应该采取的行星保护正向污染防护技术提出了建议。     

一种新型的挠性航天器作动器布局优化方案

针对挠性航天器振动抑制中的作动器优化配置问题,综合考虑闭环系统的可控度和作动器的电缆长度,提出一种新型的复合优化指标,在完成振动抑制的同时,有效缩减作动器电缆长度,减小航天器能量损耗及电磁干扰;在此基础上,采用遗传算法,完成作动器安装位置的快速寻优。本文采用实际尺寸的挠性帆板有限元模型,通过大量的数值仿真,验证了所提方法的有效性     

基于Wiener过程的发动机多阶段剩余寿命预测

针对现阶段发动机的寿命预测研究没有考虑到非线性与多阶段的问题,提出了基于多阶段非线性Wiener过程的航空发动机实时剩余寿命预测的方法。该方法融合了同类型发动机的历史性能退化监测数据与个体发动机的实时监测数据。首先,考虑了发动机性能退化非线性的特点,并采用多阶段Wiener过程建立发动机的性能退化模型。然后,根据发动机的历史性能监测数据,利用极大似然估计和一维搜索方法进行参数先验分布的估计。再次,在先验分布和个体发动机的退化数据的基础上,用贝叶斯方法对参数分布更新。最后,得到个体发动机剩余寿命的实时预测值。通过实例验证本文方法预测的准确性。      

载人航天器单相流体回路分析

对载人航天器热控分系统单相流体回路进行了简化,建立了氨工质单相流体回路的软件仿真模型,对仿真模型添加瞬态外热流,施加比例、积分和微分（PID）控制器。仿真结果给出了单相流体回路在典型工况下控温点温度波动、辐射器出口温度波动、温控阀主旁路流量分配的响应情况。据此分析了单相流体回路在典型工况下的动态响应性能、控温性能及低温防冻性能。总结评价了氨工质单相流体回路的低温防冻能力,确定了影响单相流体回路控温性能的因素,可用于指导我国单相流体回路进行优化设计及防冻设计。     

基于开关算法的欠驱动刚体航天器姿态控制

针对执行机构只能产生两轴控制力矩的刚体航天器的姿态控制,根据欠驱动轴是否为惯性对称轴,利用开关算法和退步控制技术设计了实现欠驱动航天器姿态渐近稳定的控制律。先根据姿态动力学模型,通过3次姿态机动实现姿态角速度的稳定,再根据姿态运动学模型,在姿态角速度稳定的基础上,通过5次姿态机动实现姿态角的稳定。理论分析和数值仿真结果验证了该控制策略的有效性,可实现欠驱动刚体航天器姿态控制的目标。     

技术成熟度评价在航天器地面环境试验中的应用

应国防武器装备采办中对技术状态控制、风险控制的需求,技术成熟度评价理论已在各主要航天国家得到广泛应用。通过分析美国和中国技术成熟度等级标准,提出了适用于航天器地面环境试验技术特点的8级技术成熟度等级标准和应用建议,以期为航天器地面环境试验技术状态管理提供一个行之有效的工具。     

A conceptual configuration of the lunar base bioregenerative life support system including soil-like substrate for growing plants

The paper presents a conceptual configuration of the lunar base bioregenerative life support system (LBLSS), including soil-like substrate (SLS) for growing plants. SLS makes it possible to combine the processes of plant growth and the utilization of plant waste. Plants are to be grown on SLS on the basis of 20 kg of dry SLS mass or 100 kg of wet SLS mass per square meter. The substrate is to be delivered to the base ready-made as part of the plant growth subsystem. Food for the crew was provided by prestored stock 24% and by plant growing system 76%. Total dry weight of the food is 631 g per day (2800 kcal/day) for one crew member (CM). The list of candidate plants to be grown under lunar BLSS conditions included 14 species: wheat, rice, soybean, peanuts, sweet pepper, carrots, tomatoes, coriander, cole, lettuce, radish, squash, onion and garlic. From the prestored stock the crew consumed canned fish, iodinated salt, sugar, beef sauce and seafood sauce. Our calculations show that to provide one CM with plant food requires the area of 47.5 m². The balance of substance is achieved by the removal dehydrated urine 59 g, feces 31 g, food waste 50 g, SLS 134 g, and also waters 86 g from system and introduction food 236 g, liquid potassium soap 4 g and mineral salts 120 g into system daily. To reduce system setup time the first plants could be sowed and germinated to a certain age on the Earth.     

基于Hausdorff距离的星图识别方法

提出了一种新的星图识别方法,这种方法的基本思想是首先从星敏感器中提取全部星图信息,把提取的星图组成一个待识别数据集合B,把全星图参考星库作为一个标准数据集合A,然后,计算2个数据集合A,B之间的相对Hausdorff距离,根据最小相对距离得到待识别星的位置,其中A, B分别由矢量坐标a,b构成.与传统的星光角距识别方法不同,这种方法充分利用了星敏感器中的所有星的空间结构信息,所以,它对各种噪声干扰具有很强的鲁棒性.半物理仿真实验结果表明,在具有强的随机噪声、星图畸变和一定数目的流星干扰情况下,这种方法具有很好的识别效果.     

一类解决变应力加速寿命试验参数估计的方法

变应力加速寿命试验的极大似然函数是高维非线性复杂目标函数,其待估参数多,采用梯度下降优化方法进行参数估计容易陷入局部极值,而采用全局优化方法又存在寻优效率低的问题.为了解决复杂多维目标函数优化的瓶颈问题,设计了一种基于实数编码遗传算法和Powell法的遗传加速方法.利用适应度函数获得两种优化方法的最佳切换点,最大程度发挥遗传算法和Powell算法的优点,既提高了多维非线性目标函数寻优效率又保证了参数估计的全局最优.液压泵加速寿命试验实例分析结果表明,遗传加速方法可以在寻优前期利用遗传算法保证待估参数的全局最优估计,在寻优后期快速逼近最优值,使寻优成功率达到85%.     

基于本体的仿真系统全生命周期管理

建模与仿真(M&S)作为一门新兴的综合性技术,已成为继理论分析和实验实践之后第3种认识和改造客观世界的方法.首先针对M&S的需求,提出了仿真系统全生命周期管理(SSLM)的概念,进而指出SSLM作为仿真系统支撑环境的一项关键技术,能对仿真系统全生命周期中的过程和信息进行全面管理,实现目前产品全生命周期管理(PLM)尚未实现的功能.建立了基于本体的面向全生命周期三维模型,提出了基于本体论的SSLM内容管理方法,定义了面向SSLM的本体,它包括基本本体、领域本体和应用本体.在此基础上,用SSLM本体定义中的谓词构成查询语句,实现了基于语义的模型查询.