航天器模型预测控制方法综述

随着人类航天活动的增加,空间任务正朝着需要满足多重约束和高性能的方向发展。模型预测控制(Modelpredictive control,MPC)得益于其在处理约束优化问题上的能力,近年来已在航天器控制中得到了广泛研究。本文首先回顾了MPC的发展历程,并基于该方法的基本形式,对其在航天器中的应用做了分类研究。然后,针对空间环境中的不确定性,依次总结鲁棒和随机两种MPC方法以及它们在航天器上的应用情况。在此基础上,考虑到航天器的安全性问题,总结现有研究中关于避障和容错的预测控制方法。针对MPC方法计算量大的缺陷,本文也从控制器的求解策略和求解方式出发,梳理了具有高计算效率的模型预测控制方法,包括分散式/分布式方法以及显式方法。最后,根据航天器的当前实际需求和未来发展,为MPC方法在航天器控制中的进一步研究提出了几点建议。

基于幂函数控制指令的垂直飞行仿真性能分析

基于模态直接切换的飞行高度控制方法,在输入控制指令后,存在控制量输出震荡,甚至发散的问题。幂函数符合飞行高度指令变化规律,以此为原型函数,推导给定高度,当前高度和垂直速度之间的关系,将这一变换关系作为垂直速度控制回路的输入指令,设计了平稳控制系统,该系统不需要进行控制模态切换,就可以实现飞行高度保持,以及飞行高度的改变。通过A320飞行仿真平台对设计的平稳控制系统进行性能分析,结果表明该系统可以实现高度的平稳控制,且稳态误差得到了很好抑制。

发动机推力档位缺失下一种自动推力计算方法

提出发动机推力档位缺失下自动推力计算方法,该方法利用配平线性化方法求取发动机推力2个档位之间的等效油门开度,以等效油门开度为权值给出了自动推力计算方法;设计了引入等效油门开度的速度控制系统,将该系统与垂直速度控制系统联合,实现了飞行仿真中的爬升、下滑、给定偏航角、给定滚转角4种基本模态,以及特殊速度控制模态的速度控制。以空客A320为例,从JSBSim获取气动参数以及发动机的慢车推力和最大推力系数,通过Simulink搭建飞行仿真模型,对上述模态进行了飞行控制仿真,结果表明提出的方法能够实现多飞行模态速度的精确控制。

“产城人站协同”目标下的轨道交通站域城市更新实践——以广州西塱站片区城市设计为例

随着轨道交通线网嵌入城市,轨道交通站域成为城市更新再开发的重点区域。在粤港澳大湾区快速发展及广佛同城化加速推进的背景下,广州地铁西塱站成为“广佛门户”,并迎来城市更新的契机。西塱站片区城市设计借鉴日本的TOD模式,以“产城人站协同”发展为目标导向,从功能、空间和时间三方面进行分析,构建“多元”“高效”“缝合”的设计框架,提出针对性的更新策略及应对方案。

基于Python的ABAQUS层压板参数化建模

为了提高层压板在ABAQUS仿真中建模的效率与准确性,提出利用Python语言对ABAQUS二次开发进行层压板参数化建模的方法。基于ABAQUS有限元软件,采用Python编写脚本文件对ABAQUS内核文件直接操作,准确而高效地完成层压板的多层材料复合建模、材料属性定义、截面创建及截面指派等操作。结果表明:利用Python脚本进行层压板参数建模的方法能快速准确地创建仿真模型,且可以通过Python的建模参数直接完成对仿真模型的修改,使得建模效率大大提高。

Attitude control of multi-spacecraft systems on SO(3)with stochastic links failure

In this paper,for Multi-Spacecraft System(MSS)with a directed communication topology link and a static virtual leader,a controller is proposed to realize attitude consensus and attitude stabilization with stochastic links failure and actuator saturation.First,an MSS attitude error model suitable for a directed topology link and with a static virtual leader based on SO(3)is derived,which considers that the attitude error on SO(3)cannot be defined based on algebraic subtraction.Then,we design a controller to realize the MSS on SO(3)with attitude consensus and attitude stabilization under stochastic links failure and actuator saturation.Finally,the simulation results of a multi-spacecraft system with stochastic links failure and a static virtual leader spacecraft are demonstrated to illustrate the efficiency of the attitude controller.