检索结果-内蒙古大学图书馆

中国惯性技术学报 2025年第2期33卷 164-171页

作者：赵万良宋效才李绍良成宇翔杨浩夏昕上海航天控制技术研究所上海201109 上海惯性工程技术研究中心上海201109

针对半球谐振陀螺零位容易受到温度影响出现漂移,会影响陀螺测量精度和启动时间的问题,分析了半球谐振陀螺的内外热源造成的半球谐振子温度变化的热过程。首先,分析了半球谐振陀螺传热学机理,建立了陀螺的传热学模型,得到了谐振子温度... 详细信息

针对半球谐振陀螺零位容易受到温度影响出现漂移,会影响陀螺测量精度和启动时间的问题,分析了半球谐振陀螺的内外热源造成的半球谐振子温度变化的热过程。首先,分析了半球谐振陀螺传热学机理,建立了陀螺的传热学模型,得到了谐振子温度随时间变化关系特性;其次,利用COMSOL软件对建立的陀螺有限元模型进行了传热学仿真,仿真结果与理论模型一致;最后,通过陀螺的温度以及上电启动实验进一步验证了理论模型和仿真的正确性,得到半球谐振陀螺的热稳态时间主要与陀螺结构参数有关,通过改变结构属性参数,可以减小陀螺的热稳态时间,最终改善陀螺的测量精度以及上电启动性能。

关键词：半球谐振陀螺零位温度漂移热过程上电启动时间

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半球谐振陀螺电路增益误差分析与校准方法

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中国惯性技术学报 2024年第7期32卷 690-695页

作者：江文杰王伟嵩甲晨陈家伟朱雨桐赵万良上海航天控制技术研究所上海201109 上海惯性工程技术研究中心上海201109

针对力平衡模式半球谐振陀螺标度因数和零偏受控制电路增益影响的问题,推导了包含控制电路增益的陀螺输出表达式,明确了控制电路增益对陀螺标度因数和零偏的影响机理,提出在控制电路中加入参考信号的增益校准方法,并通过Matlab仿真验证... 详细信息

针对力平衡模式半球谐振陀螺标度因数和零偏受控制电路增益影响的问题,推导了包含控制电路增益的陀螺输出表达式,明确了控制电路增益对陀螺标度因数和零偏的影响机理,提出在控制电路中加入参考信号的增益校准方法,并通过Matlab仿真验证了所提方法的有效性。根据理论计算及仿真结果进行电路设计并开展增益校准实验。实验结果表明,所提校准方法将陀螺的Allan方差最低点由0.006(°)/h降低到了0.002(°)/h,对应陀螺的零偏稳定性提升了3倍。

关键词：力平衡模式增益校准标度因数零偏稳定性

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空间柔性结构振动控制智能作动技术研究进展

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宇航学报 2025年第1期46卷 37-50页

作者：程明黄静孙俊上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

在空间柔性结构发展态势分析的基础上,综述了空间柔性结构振动控制智能作动技术研究脉络,归纳了空间柔性结构振动控制方法、空间柔性结构振动控制作动器构型、及空间柔性结构振动抑制作动器操控,并指出了空间柔性结构振动控制智能作动... 详细信息

在空间柔性结构发展态势分析的基础上,综述了空间柔性结构振动控制智能作动技术研究脉络,归纳了空间柔性结构振动控制方法、空间柔性结构振动控制作动器构型、及空间柔性结构振动抑制作动器操控,并指出了空间柔性结构振动控制智能作动技术发展趋势和挑战。主要包括智能化作动设计与操控、先进作动材料与结构、宽频适用型作动构型综合、多维弱耦合高性能作动、高能量密度与高动态作动和振动控制作动技术智能化6个方面发展趋势,以及材料制备与构型设计、模型建立与精密操控、环境适应与品质保障和智能作动技术实际应用4个方面技术挑战。

关键词：空间柔性结构振动控制作动技术智能材料

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深空探测中考虑乘性噪声影响的自主导航滤波算法设计

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系统工程与电子技术 2025年第1期47卷 287-295页

作者：卢山张世源侯月阳张晓彤李晴上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对深空探测任务中航天器的状态估计问题,考虑到基于光学相机的自主导航系统在建立观测方程时所使用的坐标系转换矩阵含有由星敏感器引入的测量噪声,该噪声与量测状态相互耦合,属于乘性噪声,建立带有乘性噪声的光学自主导航系统模型。... 详细信息

针对深空探测任务中航天器的状态估计问题,考虑到基于光学相机的自主导航系统在建立观测方程时所使用的坐标系转换矩阵含有由星敏感器引入的测量噪声,该噪声与量测状态相互耦合,属于乘性噪声,建立带有乘性噪声的光学自主导航系统模型。针对系统存在乘性噪声时,仅适用于处理加性噪声的传统滤波器估计误差增大的问题,将乘性噪声矩阵引入高斯滤波算法的递推公式进行推导,并结合混合阶球面单形-径向容积卡尔曼滤波器(mixed-order spherical simplex-radial cubature Kalman filter,MSSRCKF)的数值积分方法,提出混合阶容积-乘性卡尔曼滤波器(mixed-order cubature-multiplicative Kalman filter,MC-MKF)。该滤波器能够对由星敏感器引入观测方程的高斯以及非高斯乘性噪声进行处理,在不增加计算复杂度的情况下提升滤波器的估计精度。最后,将MC-MKF应用于自主导航系统模型,并与MSSRCKF进行比较分析。仿真结果表明,当系统存在乘性噪声时,MC-MKF的估计精度明显优于MSSRCKF,且计算量与MSSRCKF基本一致。

关键词：深空探测光学自主导航乘性噪声非线性滤波

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面向卫星互联网平台的星敏感器光学系统设计与验证

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应用光学 2024年第1期45卷 8-16页

作者：杜伟峰王燕清吴永康周星良高铭上海航天控制技术研究所上海201109

星敏感器为卫星提供高精度的姿态信息。随着卫星互联网技术在国防和民用领域中不断发展,要求其搭载的星敏感器向体积小、重量轻、精度高方向发展,因此需要充分结合应用需求对星敏感器光学系统进行设计。文中基于黑体辐射定律,建立6.0等... 详细信息

星敏感器为卫星提供高精度的姿态信息。随着卫星互联网技术在国防和民用领域中不断发展,要求其搭载的星敏感器向体积小、重量轻、精度高方向发展,因此需要充分结合应用需求对星敏感器光学系统进行设计。文中基于黑体辐射定律,建立6.0等星在相同的积分波段内色温与辐照度的关系,确定系统有效口径;基于星点高斯模型,提出通过提升光学系统能量集中度,实现小口径高灵敏探测;基于蒙特卡洛分析方法确定星敏感器工作视场;基于灵敏度确定杂散光抑制技术要求。利用上述论证结果开展光学系统设计,系统3×3像元内能量集中度优于95%,在-40℃~60℃区间内星点质心偏移不超过0.40μm,在32°杂散光抑制角处,系统消光比为3.0E-8。最后以试验室质心精度标定、外场观星精度与灵敏度测试、杂散光测试验证光学系统设计的合理性。试验结果表明:星敏感器标定精度为1.45″,外场观星精度为4.2″(3σ),极限灵敏度为6.04等星,杂散光背景灰度均值为36.51。

关键词：星敏感器光学设计极限灵敏度无热化

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跟踪空间多模式机动目标的稳健IMM算法

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中国惯性技术学报 2025年第2期33卷 189-195页

作者：卢山李晴张世源上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对空间非合作多模式机动目标跟踪中传统交互多模型(IMM)算法模型概率计算奇异,造成算法失效的问题,提出了稳健IMM算法。考虑空间目标的常见机动模式,设计了以C-W方程、扩维C-W方程、渐消C-W方程为子模型的IMM模型集,以较低的计算复杂... 详细信息

针对空间非合作多模式机动目标跟踪中传统交互多模型(IMM)算法模型概率计算奇异,造成算法失效的问题,提出了稳健IMM算法。考虑空间目标的常见机动模式,设计了以C-W方程、扩维C-W方程、渐消C-W方程为子模型的IMM模型集,以较低的计算复杂度实现了模型集与真实系统匹配程度的提高。进一步,对传统IMM算法中模型概率计算过程出现奇异的现象进行了分析,设计了一种改进的模型概率更新方法,避免了目标发生机动模式切换或状态突变时算法无法准确估计目标状态甚至终止估计的问题。仿真结果表明,所提算法较传统IMM算法的位置精度提高了18.4%以上,验证了所提算法能够实现对非合作目标多种机动状态的稳定相对状态估计。

关键词：机动目标相对状态估计机动模式交互多模型

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编队航天器协同绕飞非合作目标的全驱预设性能控制

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航空学报 2024年第1期45卷 79-93页

作者：殷泽阳邢友朋韩飞魏才盛廖宇新中南大学自动化学院长沙410083 上海航天控制技术研究所上海201109

针对利用多星编队协同绕飞空间非合作目标的控制问题,考虑外部干扰和目标非期望轨道机动影响,提出了一种基于全驱系统理论的分布式约定时间预设性能控制方法。首先,基于视线坐标系建立服务航天器编队绕飞非合作目标的相对运动方程,并将... 详细信息

针对利用多星编队协同绕飞空间非合作目标的控制问题,考虑外部干扰和目标非期望轨道机动影响,提出了一种基于全驱系统理论的分布式约定时间预设性能控制方法。首先,基于视线坐标系建立服务航天器编队绕飞非合作目标的相对运动方程,并将其转化为全驱系统形式以降低控制器设计复杂度;其次,结合拓扑理论设计一种分布式约定时间预设性能控制器,保证多星编队绕飞的瞬态和稳态控制性能;此外,引入扩张状态观测器观测并合理补偿系统中存在的不确定项与干扰,提高多星编队绕飞的控制精度与鲁棒性。最后,通过两组绕飞仿真验证了所设计控制方法的有效性。

关键词：全驱系统理论编队绕飞非合作目标预设性能控制扩张状态观测器

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神经网络类机理建模下的持续自学习控制

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 885-894页

作者：谭天乐张万超何永宁周恒杰上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对未知、时变复杂动力学系统在基于模型的控制中的动态建模问题,本文采用前向全连接神经网络对动力学系统进行数据驱动下的非机理拟合建模.通过动态线性化和归一化/反归一化数据处理,基于前向传播算法,将神经网络的网络拓扑计算过程... 详细信息

针对未知、时变复杂动力学系统在基于模型的控制中的动态建模问题,本文采用前向全连接神经网络对动力学系统进行数据驱动下的非机理拟合建模.通过动态线性化和归一化/反归一化数据处理,基于前向传播算法,将神经网络的网络拓扑计算过程转化成动力学系统机理模型的同构等价表达形式.与基于模型的预测与反演控制相结合,提出了神经网络类机理建模下的持续自学习控制方法,探索了神经网络在动力学系统建模与控制中的可解释性问题.以机械臂为控制对象的仿真结果表明,神经网络类机理模型与机理模型在形式上同构,在参数上近似或等价,可用于控制系统控制品质的定性、定量分析.持续自学习控制对非线性未知、时变复杂系统具有较好的动态适应能力.

关键词：黑箱系统时变系统非机理建模神经网络建模同构等价表达模型预测与反演控制持续自学习控制机械臂控制

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异构多星电磁编队静态构型设计与保持控制

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宇航学报 2024年第3期45卷 376-388页

作者：蔡曜杨盛庆吴敬玉上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特... 详细信息

针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特性,可以推导一组关于编队各星质量与空间分布的静态构型必要条件,提出了一种参数降维的四面体构型设计方法,并基于所建精确电磁力模型,对静态构型解进行了非线性修正。针对编队闭环控制问题,设计了包含摄动前馈的滑模控制器,并使用精确电磁力模型修正磁矩,提高了磁矩分配的准确性。仿真结果表明,设计的四面体构型能够满足力和力矩平衡方程,基于精确电磁力模型的修正方法有效提升了构型设计与控制精度。

关键词：卫星编队异构电磁编队四面体构型静态构型设计精确电磁力

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二维力矩输出的振动抑制执行机构设计与试验

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宇航学报 2024年第11期45卷 1742-1751页

作者：程明孙禄君黄静朱东方孙俊上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对大型空间桁架天线的振动抑制需求,提出一种二维力矩输出的压电执行机构。执行机构主要由支撑本体、压电驱动器和放大机构组成,其中,放大机构进行了“凹槽维形”设计,以解决传统放大机构整体刚度与结构强度匹配的难题。对执行机构开... 详细信息

针对大型空间桁架天线的振动抑制需求,提出一种二维力矩输出的压电执行机构。执行机构主要由支撑本体、压电驱动器和放大机构组成,其中,放大机构进行了“凹槽维形”设计,以解决传统放大机构整体刚度与结构强度匹配的难题。对执行机构开展分析,建立压电陶瓷堆叠的本构方程和放大机构的等效放大关系,揭示结构参数和输入参数对放大机构放大比的影响规律,获得执行机构的模态振型特点。研制执行机构原理样机,并分别对压电驱动器、放大机构和执行机构进行试验。测试执行机构的负载能力、耦合特性、分辨率、频响特性与响应时间等性能,测试结果显示设计的执行机构具有高能量密度和高动态的特点。设计的二维力矩输出执行机构可应用于大型空间柔性结构振动抑制。

关键词：压电执行机构二维力矩输出耦合特性频响特性

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