系绳卫星控制系统可重构性评价指标

针对系绳卫星控制系统,展开系绳卫星控制系统可重构性评价指标的研究。首先建立了由三个子卫星组成的系绳卫星控制系统;然后针对该模型进行可重构性评价,给出可重构性评价指标,该指标不仅描述了系统的重构能力,同时还强化了可重构性评价对重构策略指导的作用,体现了重构设计对可重构性评价方法的依赖性。最后通过数值算例,分析了系绳卫星的可重构性指标,并对故障后的系统重新设计重构控制律使其保持稳定。

基于序列-图像映射的航天器智能故障诊断方法

卫星组网是未来航天的发展大趋势,要保证众星在轨安全可靠稳定运行,要求单星具备高精度的在轨自主故障诊断能力。针对航天器控制系统故障闭环传播和数据维数高的特点,结合某航天器的地面测试数据,首先对高维耦合序列数据进行处理,实现序列到灰度图像的映射,然后采用卷积神经网络完成高精度同一故障部件的故障诊断。通过将所提方法与K邻近算法、基于主成分分析的K邻近算法等非图像化机器学习算法进行对比验证,说明了所提方法的有效性。

陆地生态系统碳监测卫星控制系统方案设计及在轨验证

陆地生态系统碳监测卫星(句芒号)主要用于陆地生态系统碳监测、陆地生态和资源调查监测、国家重大生态工程监测评价等,句芒号卫星控制分系统设计了高精度的姿态确定、高稳定的姿态控制算法和混合轨迹规划姿态机动算法.针对载荷对月定标的需求设计任意时刻经过任意惯性空间位置的惯性扫描模式,针对卫星自主任务规划的需求,设计一种基于地表模型图的星下点地表属性预报方法和高精度的火点视线指向地理经纬度计算方法,并为火点检测敏感器提供了太阳天顶角、卫星天顶角、相对方位角等云判辅助信息火点位置的实时动态预报,在轨实现了高可靠的敏感器火点指向计算和伪火点剔除.根据卫星在轨运行数据,给出相应指标实现情况,对姿态控制系统的方案和指标满足情况进行在轨验证.

基于无监督聚类与LSTM网络的航天器健康状态预测方法

健康状态预测是从系统层面保证航天器在轨安全稳定运行的关键技术.针对机电类关键部件存在性能退化过程的特点,提出一种基于无监督聚类与长短时记忆(LSTM)网络的航天器健康状态预测方法.该方法首先提取航天器单部件多维参数的高维时域特征,通过PCA方法将高维特征融合为反映部件运行状态的健康因子,再结合无监督聚类算法识别出故障的不同演化阶段,最后采用LSTM网络分别对各退化阶段构建其健康状态演化预测模型,实现对航天器部件健康状态预测.本文以控制系统关键部件控制力矩陀螺(CMG)为例对上述算法进行试验验证,验证了方法的有效性.

卫星姿态控制系统的可重构性量化评价方法研究

控制可重构性本质上度量了不利条件下被控系统剩余的能控性。鉴于此,本文以卫星姿态控制系统为研究对象,研究了故障系统可重构性和剩余能控性之间的关系,提出了一种基于能控性格莱姆矩阵的可重构评价方法。首先,对标准能控性格莱姆矩阵的局限性进行了分析:由于该方法需要求解李雅普诺夫方程,故只适用于稳定系统或特征值和不为0的非稳定系统;然后,引入经验能控性格莱姆矩阵,不用直接求解李雅普诺夫方程即可获取格莱姆矩阵,使得该方法可扩展应用于卫星姿态控制系统;其次,考虑到经验格莱姆矩阵计算量大,采用精细积分方法提高了计算效率;最后,通过3个仿真算例,验证了本文所提方法的有效性和正确性。

面向稳定目标的深空探测器可重构性评价与自主重构设计

针对现有研究中缺乏指标指导深空探测器控制系统重构策略设计的量化指标的问题,本文研究了在资源受限且不可维修的条件下,面向稳定目标的深空探测器可重构性评价和自主重构设计问题.本文将在地面设计阶段考虑深空探测器控制系统的可重构性,并基于可重构性评价指标指导系统的自主重构控制方法,从设计角度提高深空探测器控制系统运行质量.首先通过左右互质分解的技术手段,基于稳定性目标,定量地给出了系统可重构性指标,描述并评价了深空探测器控制系统的重构能力;然后基于所得指标,为控制系统重构设计提供理论参考依据;最后通过数值仿真证明了该方法的有效性和正确性.

深空探测器可重构性评价与自主重构策略

针对深空探测过程中资源严重受限(包括计算资源、硬件资源以及能量资源)和不可维修的特点,开展了深空探测器可重构性综合评价方法和自主重构的研究。通过在地面设计阶段考虑深空探测器控制系统的可重构性,定量地给出了系统可重构性综合评价指标,并基于该指标指导系统自主重构策略的设计,从设计角度提高了深空探测器控制系统运行质量,实现了深空探测器的自主故障处理和自主运行。

航天器控制系统的自主诊断重构技术

自主诊断重构是确保航天器控制系统安全可靠自主运行的关键技术之一.本文针对航天器资源严重受限的客观情况,改变传统一味追求华丽算法与豪华配置的设计理念,从航天器的自身特性出发,深入挖掘诊断重构问题的本质,提出基于可诊断性与可重构性评价设计的研究思路.文章首先介绍了航天器自主诊断重构技术的发展现状,分析了当前技术的不足之处并探究了其深层原因;然后,提出了通过可诊断性与可重构性评价设计从根本上提高系统自主诊断重构能力的全新思路,梳理了其研究内容与研究概况;最后,对航天器控制系统自主诊断重构技术的发展趋势进行了展望.

一类具有线性传染力的SIRS传染病动力系统的分析与控制

面对传染病对人类身体健康的严重威胁,医学工作者以及数学工作者在使用数学模型研究传染病的传染规律、趋势预测以及预防控制等方面做了大量的研究工作。主要对一类具有线性传染力的SIRS传染病模型进行了平衡点的稳定性分析,并将控制理论应用于传染病的控制,即对染病者施加控制以使疾病最终消除,对于具有线性传染力的SIRS传染病的控制有一定的实际应用意义。首先,根据疾病消除平衡点和地方病平衡点存在的条件定义阈值;然后,用Lyapunov方法和LaSalle不变原理证明了不同阈值下疾病消除平衡点和地方病平衡点的全局渐近稳定性,根据系统对染病者施加有效的控制以使疾病消除平衡点全局渐近稳定,并对控制器的设计加以解释;最后,以数字例子进行系统仿真以说明控制的有效性。

基于算子理论的系统可重构性评价与自主重构

针对航天器在轨资源严重受限(包括计算资源、硬件资源以及能量资源)的特点,开展了基于算子理论的航天器姿态控制系统可重构性评价方法和自主重构策略的研究。首先,基于稳定核表示(SKR)和稳定像表示(SIR)的算子理论给出了系统可重构性评价指标,定量地描述了系统的重构能力,突破了基于互质分解理论的系统可重构性评价方法对系统线性性质的局限。同时,基于以上结果,给出了系统可重构性最大边界,为设计人员设计自主重构策略提供了明确的指标;然后,通过在设计阶段考虑系统可重构性,充分挖掘并利用系统重构潜力,为自主重构策略的设计提供理论指导;最后,通过仿真验证了所提方法的有效性和正确性。