航天控制系统基于数字孪生的智慧设计仿真

针对航天器智能化研制发展需求,论述了现有基于模型驱动的航天控制系统设计仿真实现方式,提出了利用数字孪生和数字纽带实现智能化方案设计、仿真验证与在轨分析的技术框架。采用信息物理融合系统的智联特性,建立天地一体化大数据分析和知识自动化体系,贯穿全研制流程、全生命周期给出了切实的应用场景。该智慧设计仿真系统不仅涵盖了信息技术在航天领域的智能化应用,更重要的是强调面向知识、推动创新的发展理念,以适应未来更加复杂的空间任务需求。

人体下肢运动康复训练机器人的设计

针对当今社会老人以及偏瘫患者的康复训练需求和智能化训练康复设备的不足,分析了偏瘫患者的步态,设计了一种辅助患者行走及康复的下肢康复训练机器人。控制系统以主芯片为核心,集成了多个传感器、CAN总线和伺服电机等,通过人机交互系统能实时地实现自动向前、左右转弯、防超速、防摔倒等功能,通过对移动系统进行运动学分析,获得了运动规律,并进行康复训练机器人样机实验。实验结果表明:该系统操作简单,可靠性高、实用性强,在帮助患者快速康复的同时,也可为康复设备的开发起到指导意义。

椭圆轨道卫星对地全球覆盖电推进控制

针对椭圆轨道卫星近/远地点的星下点对全球或特定纬度区域的访问问题,提出一种连续小推力下的对地覆盖控制策略。首先,推导了自然摄动对卫星拱线变化的影响,并探讨了进行小推力覆盖控制的必要性。然后,针对燃料消耗的优化问题,将控制方程展开成含傅里叶级数的形式,用以获得便于星上计算的解析形式的次优解,同时探讨了截取阶数与优化程度的关系。在进行拱线控制的同时,通过合理设置约束,对椭圆轨道的近地点高度进行保护,确保卫星安全运行。仿真结果表明,提出的方法能够以适当的燃料消耗代价实现椭圆轨道的近/远地点的全球覆盖控制或特定纬度区域的反复推扫,且控制力在可接受的范围内。

一种多目标变邻域模拟退火算法及成像星座任务规划方法

为提高成像星座观测任务的完成度和成像质量,提出一种多目标变邻域模拟退火算法(MOVNSA)。首先,分析了敏捷成像卫星观测任务约束和星上资源约束,构造了评价任务完成度和成像质量的目标函数,建立成像任务约束满足模型。然后通过设计多目标模拟退火算法中解的编码解码规则、变邻域搜索方法以及选拔淘汰机制,实现了观测任务成像时刻的滑动优化,兼顾提升了观测任务的完成度和成像质量。最后通过工程实例对多种算法进行测试和分析,结果表明该方法收敛速度快,优化效果好,可以在满足用户需求的前提下最大化任务的完成度。