检索结果-内蒙古大学图书馆

哈尔滨工业大学学报 2025年第4期57卷 1-9页

作者：贾晓冷叶东王博孙兆伟哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150090

为解决航天任务复杂化与传统定构型卫星设计之间的矛盾,航天机构着眼于研究具有灵活构型变化能力的模块化自重构卫星,其中变构规划是一个具有挑战性的研究领域。针对模块化卫星变构问题,以立方体晶格型卫星作为研究对象,基于图论提出了... 详细信息

为解决航天任务复杂化与传统定构型卫星设计之间的矛盾,航天机构着眼于研究具有灵活构型变化能力的模块化自重构卫星,其中变构规划是一个具有挑战性的研究领域。针对模块化卫星变构问题,以立方体晶格型卫星作为研究对象,基于图论提出了描述卫星拓扑结构的构型矩阵和拓展矩阵。通过对卫星模块运动特点的研究,给出了求解模块运动可达空间的算法。将卫星的变构问题视为序列决策问题,基于深度强化学习理论,将变构过程建模为马尔可夫决策过程,设计了基于演员-评论家(actor-critic)模型的智能变构规划方法,建立多层神经网络以近似演员与评论家函数,通过训练神经网络,逐步改进卫星变构策略性能。仿真实验结果表明,所提出的变构方法对于给定的卫星算例,可以得到逐步改进的卫星变构策略,针对不同模块数的卫星构型具有通用性,同时相比于传统基于启发式搜索的变构方法,在变构步数、计算时间和变构成功率上具有优势,验证了所提出的智能规划方法在未来模块化卫星设计工作中具有潜在的价值。

关键词：模块化自重构卫星变构规划深度强化学习神经网络演员-评论家模型

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可视性约束下多航天器跟踪空间目标的变焦图像视觉伺服控制

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中国科学:技术科学 2025年第2期55卷 322-338页

作者：林子杰吴宝林王郸维哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室哈尔滨150001 School of Electrical and Electronic Engineering Nanyang Technological UniversitySingapore 639798Singapore

利用多个微纳卫星对空间目标进行在轨服务,具备成本低、覆盖面广、灵活性强、冗余度高和隐蔽性强的优势.然而,目标的非合作性以及航天器成员的增加为动力学控制带来挑战.本文针对多航天器跟踪非合作翻滚目标的相对位姿控制问题,提出一... 详细信息

利用多个微纳卫星对空间目标进行在轨服务,具备成本低、覆盖面广、灵活性强、冗余度高和隐蔽性强的优势.然而,目标的非合作性以及航天器成员的增加为动力学控制带来挑战.本文针对多航天器跟踪非合作翻滚目标的相对位姿控制问题,提出一种新型的变焦图像视觉伺服控制方法.所设计的方法优势在于:(1)无需使用非合作目标的位姿信息,直接使用图像信息实现姿轨一体化控制,减少对目标状态估计的依赖.(2)变焦功能动态适应目标远近带来的尺寸变化,扩大了视觉伺服的工作范围.(3)能够同时满足两种特征可视性约束,一方面,特征始终以合适的尺寸维持在成像范围内;另一方面,防止特征被其他航天器遮挡.前者涉及单个航天器运动行为,后者涉及多个航天器运动耦合.首先,本文基于不变空间理论推导了新的航天器视觉伺服模型.然后,基于超螺旋干扰观测器设计固定时间鲁棒控制器.随后,设计了变焦策略满足视场约束和主动遮挡规避机动策略.基于Lyapunov方法证明了系统的稳定性与特征可视性,并通过Matlab和CoppeliaSim仿真验证了控制器的有效性.本文所设计的视觉控制方法能为多航天器复杂在轨服务任务提供技术支持.

关键词：航天器控制非合作目标可视性约束图像视觉伺服不变空间

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输入受限的挠性航天器全驱姿态饱和控制

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自动化学报 2024年第11期50卷 2177-2187页

作者：王典吴云华岳程斐马松靖南京航空航天大学航天学院南京211100 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055 哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室哈尔滨150001

面向空间攻防等任务的航天器通常安装微波、激光等大功率对抗载荷,未来航天器需要装备大型挠性太阳能帆板.针对挠性航天器姿态机动过程中存在外部干扰、执行机构饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量等问题,提出带挠性附件航天器... 详细信息

面向空间攻防等任务的航天器通常安装微波、激光等大功率对抗载荷,未来航天器需要装备大型挠性太阳能帆板.针对挠性航天器姿态机动过程中存在外部干扰、执行机构饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量等问题,提出带挠性附件航天器的全驱姿态控制方法.首先,建立挠性航天器全驱姿态控制模型.其次,基于扩展非线性观测器(Extended nonlinearity observer,ENO)与努斯鲍姆增益调节设计一种抗饱和的姿态控制鲁棒算法.将外部扰动、挠性振动和输入饱和函数饱和估计误差作为复合干扰,采用非线性干扰观测器对其进行有效补偿.在直接参数设计线性控制参数基础上,扩展非线性观测器负责对挠性航天器产生的挠性振动等非线性进行实时估计和补偿,努斯鲍姆函数辅助控制器输出力矩避免饱和,并利用李雅普诺夫方法严格证明闭环系统的稳定性.最后通过数学仿真验证该方法不仅能够实现执行机构饱和约束条件下的姿态控制,还能有效抑制挠性结构的振动,为探索未来带有大型挠性附件航天器姿态控制新的方法提供参考.

关键词：挠性航天器姿态控制全驱系统输入饱和努斯鲍姆增益调节

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基于全生命周期数据驱动的通讯卫星行波管退化评估方法

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航空学报 2024年

作者：赵浩天邱实刘明盖琦超曹喜滨哈尔滨工业大学航天学院微小型卫星快速设计与智能集群全国重点实验室中国卫通集团股份有限公司

行波管(Traveling Wave Tube, TWT)是通信卫星中的关键部件，通常长期工作在高温高压环境中，因此，其退化程度评估对于在轨通讯卫星安全运维尤为重要。传统的机理模型和门限规则方法难以对复杂电热耦合场效应下的行波管退化程度进行有... 详细信息

行波管(Traveling Wave Tube, TWT)是通信卫星中的关键部件，通常长期工作在高温高压环境中，因此，其退化程度评估对于在轨通讯卫星安全运维尤为重要。传统的机理模型和门限规则方法难以对复杂电热耦合场效应下的行波管退化程度进行有效表示。为了解决这一挑战，本文提出了一种基于多尺度注意力编码器(Multi-scale Attention Encoder,MSA-Encoder)的行波管退化评估方法。首先，本文对遥测数据的复杂特性进行了详细分析，探讨了这些特性对深度学习模型训练带来的困难及其解决方案。其次，设计了MSA-Encoder网络，其通过自相关机制和全局-局部通道注意力(Global-LocalChannelAttention,GLCA)分别对多维遥测数据中的时间和通道依赖关系进行充分捕捉，从而实现对数据的精准重构。再次，本文提出了一种基于马氏距离和移动平均季节性分解的行波管退化指数计算方法，该方法通过重构差异性理论进行数据漂移指数计算，再对其进行季节性分解，实现退化指数的计算。最后，本文利用某通讯卫星全生命周期的行波管数据构建了行波管退化数据集，并在该数据集上进行了数值实验。实验结果表明，MSA-Encoder在遥测数据特征提取能力方面优于其他同参数规模基准模型。同时，实验结果验证了本文提出的退化指数计算方法的可信性。

关键词：行波管通讯卫星退化评估数据驱动全生命周期遥测数据

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多航天器非严格守序并行装配任务规划方法

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航空学报 2024年

作者：岳程斐张枭曹喜滨哈尔滨工业大学(深圳)空天科技学院哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室哈尔滨工业大学卫星技术研究所

针对多分支航天器集群装配任务中部分航天器空闲、装配效率低的问题，提出了一种多航天器集群装配任务规划建模与序列分配方法。首先，考虑非严格守序并行装配场景，基于装配约束关系图建立了多航天器装配任务规划模型。其次，提出了装... 详细信息

针对多分支航天器集群装配任务中部分航天器空闲、装配效率低的问题，提出了一种多航天器集群装配任务规划建模与序列分配方法。首先，考虑非严格守序并行装配场景，基于装配约束关系图建立了多航天器装配任务规划模型。其次，提出了装配前序指标和同路惯性指标，对非严格守序装配时子装配体数量和装配过程进行了约束，以避免不同航天器在连续装配任务中装配体之间来回切换的问题。最后，基于深度优先搜索策略改进了拓扑排序算法，解决了非严格守序并行装配中的序列分配规划问题；采用遗传算法对装配序列进行优化，在提高装配效率的同时有效降低了零散子装配体数量和连续任务切换次数；采用Gimbel-Sinkhorn网络为装配任务序列分配解集，实现了单一装配序列到可行装配解集的映射。最后通过典型在轨装配任务仿真，验证了任务规划模型与序列分配方法的有效性。

关键词：多航天器系统集群在轨装配并行任务规划非严格守序装配 Gimbel-Sinkhorn网络

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面向在轨操控的多分支航天器性能量化与设计优化

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宇航学报 2024年第11期45卷 1752-1765页

作者：岳程斐马经翰曾令斌王天舒曹喜滨哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空天科技学院深圳518055 中国航天科技创新研究院北京100094 清华大学航天航空学院北京100084 哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对在轨操控多分支航天器性能量化与构型设计优化问题,提出了一套兼顾刚度、灵巧性、工作空间指标及能耗指标的多分支航天器性能评价体系,并使用多目标遗传算法完成了多分支航天器构型的优化。首先,介绍了可操作度、速度全域性能、灵... 详细信息

针对在轨操控多分支航天器性能量化与构型设计优化问题,提出了一套兼顾刚度、灵巧性、工作空间指标及能耗指标的多分支航天器性能评价体系,并使用多目标遗传算法完成了多分支航天器构型的优化。首先,介绍了可操作度、速度全域性能、灵巧工作空间等传统单臂构型优化指标,并提出由多分支系统刚度、多分支运动学灵巧性、多分支动力学灵巧性等性能指标构建的多分支航天器性能量化评价体系。其次,考虑通用操控场景,以单臂优化指标为目标函数,并结合多目标优化算法,完成了单臂构型优化。在此基础上,面向双臂支撑、双臂操控的场景,完成了多分支航天器构型优化这类超多目标优化问题的建模与求解。最后,通过仿真实例验证了所提指标的合理性与有效性。

关键词：在轨操控多分支航天器性能量化构型设计与优化多目标优化

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日地L1近地小行星监测微卫星任务概述

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上海航天（中英文） 2024年第5期41卷 35-43页

作者：泰米尔罗保睿安诗宇朱玥张冀鹞张磊黄家和韦明川霍卓玺哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150000 中国航天科技创新研究院北京100088 哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室黑龙江哈尔滨150000

地基天文望远镜观测近地小行星因逆光而存在视野受限的问题,在类金星轨道或日地L1点进行观测能获得更好的可见范围。本文提出了利用微卫星飞抵日地L1点进行近地小行星监测的任务,描述了任务微卫星的总体设计,详细分析了转移方案轨道设计... 详细信息

地基天文望远镜观测近地小行星因逆光而存在视野受限的问题,在类金星轨道或日地L1点进行观测能获得更好的可见范围。本文提出了利用微卫星飞抵日地L1点进行近地小行星监测的任务,描述了任务微卫星的总体设计,详细分析了转移方案轨道设计,给出了载荷设计方案。通过本任务可以验证深空大速度增量电推微卫星总体设计、深空低能转移轨道设计、天文数据高性能在轨处理等多项深空微卫星关键技术,探索低成本深空探测的新模式。

关键词：深空探测行星防御卫星总体设计微卫星数据在轨处理日地L1点

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