空间零重力地面模拟系统的滑模变结构控制

针对做复杂运动的飞行器地面微重力试验环境模拟困难的问题,设计了一种新的空间微重力地面模拟系统。该系统采用剪式传动、轴承导向、电机驱动和气悬浮的组合方式来实现复杂运动微重力环境的模拟,通过力反馈控制方式来实时抵消目标的重力。首先建立系统动力学模型,考虑到试验目标本体等非线性驱动及模型本身的不确定及摩擦干扰,该控制策略采用滑模变结构控制来补偿非线性因素的影响,滑模面采用积分型切换函数从而降低了抖振,保证了系统的鲁棒性。实验结果表明,该地面试验装置对于三维空间微重力模拟能达到较高精度,且控制方法简单,易于实现,具有很高的工程应用价值。

基于专家系统的航天器故障诊断地面模拟系统的研制

航天器故障诊断技术对于提高航天器的在轨工作的寿命、实现卫星的长寿命、高可靠有着重要的意义, 介绍了以故障诊断专家系统理论为基础在程序控制故障模拟、数据采集设备的基础上研制航天器地面模拟设备对航天器在轨故障诊断有着重要的意义。描述了地面模拟设备的组成和应用于故障诊断地面模拟设备的专家系统。实现了基于专家系统推理机制的故障诊断专家系统, 给出了实际应用的结果。基于专家系统的地面故障诊断设备能够满足在轨故障地面模拟的应用要求, 对实现在轨故障的诊断有着一定的参考作用。

自由空间光通信ATP地面模拟系统研制

自由空间激光通信技术研究关键的步骤之一是通过其地面实验演示系统研究各项关键技术和整体优化技术，并验证它们的性能。文中描述了该地面实验演示系统的一个关键分系统—捕获、跟踪、瞄准（ＡＴＰ）系统的设计、预期达到的性能和未来升级的设想。

空间微重力地面模拟试验系统智能控制器设计

为解决做复杂运动的大中型空间飞行器地面微重力模拟试验问题,提出一种新的三维空间微重力地面模拟系统.该系统采用机械传动、电机驱动和气悬浮的组合方式来实现三维空间复杂运动微重力环境的模拟,通过力反馈控制方式来实时抵消目标的重力.考虑到非线性驱动影响及机械传动部件的摩擦干扰,采用神经网络智能控制策略来自适应学习并补偿不确定影响.实验结果表明,所设计的试验系统具有重量轻、使用方便及模拟精度高等优点.

反演设计的三维空间微重力模拟系统控制系统

针对目前做复杂运动的大中型飞行器地面微重力环境难以实现的问题,设计了新颖的模拟装置,并提出了基于反演的自适应补偿控制方法.该装置采用剪式升降系统、轴承导向系统、电机驱动系统、气悬浮系统等组合的方式来实现复杂运动的三维微重力模拟.该系统采用气悬浮方法来实现二维平面随动,采用力反馈的主动控制方法来补偿重力,实现竖直方向升降.在考虑系统精确模型难以获得及存在外界干扰的情况下,提出了基于后推的自适应控制方法保证了系统的鲁棒性,设计了自适应控制律,实现了对系统不确定模型的实时估计.试验表明,在目标重力突变的情况下,控制系统依然能达到较高模拟精度,对于复杂空间运动的飞行器微重力模拟具有重要工程价值.

空间微重力地面模拟装置基于神经滑模的自适应补偿控制

针对目前做复杂运动的大中型飞行器地面微重力环境难以实现的问题,提出了新颖的模拟装置,并设计了基于神经滑模的自适应补偿控制方法。该装置采用机械传动、电动机驱动和气悬浮的组合方式来实现做复杂运动的三维模拟。采用气悬浮来被动实现平面二维随动,采用力反馈的主动控制补偿技术来实现竖直方向升降。在考虑到精确模型无法获得及存在摩擦干扰的情况下,神经滑模控制策略能够保证控制系统的鲁棒性,设计的自适应神经网络控制器能够在线学习未知不确定上界,降低滑模'抖振'。仿真表明了所设计的试验系统能够满足三维运动要求,达到了较高模拟精度,对于复杂空间运动的飞行器微重力模拟具有重要工程价值。

基于FCMAC的空间零重力环境地面模拟装置控制

文章提出了一种新型的空间零重力地面模拟系统,该系统采用机械传动、电机驱动和气悬浮组合的方式来实现空间零重力环境的模拟,即:水平方向采用气悬浮方式,竖直方向采用永磁同步电机(PMSM)作为其执行器件,经减速器后利用滚珠丝杠及带直线轴承的导向杆的传动装置,通过力反馈控制方式来实时抵消目标重力。考虑到永磁同步电机具有非线性、强耦合的特点以及机械摩擦等不确定性及外界干扰,为保证实时性,内环采用动态性较好的滑模变结构控制器,外环采用学习速度快的模糊小脑模型关联控制(FCMAC)神经网络的控制策略来自适应学习并补偿各种不确定及非线性影响。仿真结果表明:所设计的试验系统具有整体重量轻、使用方便及零重力环境模拟精度高等优点,适用于复杂运动的大中型飞行器三维空间零重力地面模拟试验。

基于状态反馈法的空间机械臂地面微重力模拟装置滑模变结构控制

针对做复杂运动的空间机械臂地面微重力试验环境模拟困难的问题,设计了一种基于滑模变结构控制的空间机械臂地面微重力模拟装置。该系统采用剪式升降机构、滚珠丝杠、压力传感器、伺服电机和气体轴承的组合方式来实现三维空间随动运动,通过支持力抵消空间机械臂重力来实现无重力下的性能测试。利用接触力模型建立系统动力学方程,考虑到空间机械臂非线性运动及模拟装置自身摩擦干扰,设计基于状态反馈的滑模变结构控制器,保证了控制系统鲁棒性。仿真表明,所设计的控制装置能够达到较高精度且使用方便,对于空间机械臂三维空间微重力模拟具有重要的应用价值。

漂浮基空间机械臂的三维微重力环境模拟方法探讨

首先针对空间机械臂微重力模拟方法的国际现状,分别从运动轨迹、模拟精度、建造周期及经济性等方面进行了详细综述。考虑到空间机械臂的三维运动特征,对三维空间微重力模拟这一难点问题进行了论述,进而提出了剪式三维气浮微重力环境模拟装置的方案,该方案具有较大伸缩比,结构紧凑,通过利用气浮法的优点解决了水平随动问题,集成力反馈伺服控制系统解决了竖直方向随动问题,该方案为做复杂运动的空间机械臂提供了灵活的微重力模拟环境。

遥感图像星上智能处理地面仿真模拟系统设计与实现

传统卫星遥感应用模式复杂繁长,无法满足用户越来越关注的实时化遥感服务需求,为卫星配备智能化大脑,一方面可以降低数据传输带宽,另一方面可以提高数据获取的时效性,因此,星上智能处理已经成为遥感卫星发展的必然选择。但星上处理在轨调试困难,现有遥感卫星星上处理平台的地面测试系统都是卫星实验室测试时,针对不同的卫星载荷临时组建,缺乏通用性且并未形成集成化的装置,导致现有遥感图像星上智能处理的地面测试效率偏低。尤其是面对目前星上处理智能化的新需求,缺乏一套高性能、低功耗、全流程的星上处理地面仿真系统。针对遥感数据处理自动化与智能化发展的新特点,提出了一套基于FPGA与GPU相结合的遥感图像星上处理地面仿真模拟系统。该系统能够在地面模拟实现多种载荷的0到1级数据预处理,在预处理的基础上实现智能遥感影像的加速识别,其关键难点在于遥感图像智能处理算法的高计算复杂度和嵌入式计算机有限计算力之间的平衡;遥感图像处理领域的AI专用算法固化和硬件加速之间的平衡;不同卫星平台测试需求和系统架构通用性之间的平衡。本文阐述了仿真平台设计的方法,构建了基本原型并对其进行了验证。测试结果表明:该系统可以较好地完成星上智能处理典型算法地面全流程测试,所有硬件可以直接上星组装,完备度高,对优化和指导卫星地面仿真系统运行管理体系具有一定的参考价值。

基于荧光光纤的临近空间飞行器局部放电故障的地面模拟实验研究

针对处于临近空间的飞行器高压供电系统发生的局部放电故障,采用一种基于荧光光纤的全光纤传感系统进行地面模拟环境下的测试,得到等效气压状态下临近空间的局部放电响应参数。该系统等效地面高度可达20 km以上,可实现真空实验舱内直径为86 cm的空间范围内的局部放电故障检测。实验结果表明,基于荧光光纤的全光纤传感系统对不同压强条件下的局部放电故障具有良好的光电响应特性。