一种航天器姿态快速机动及稳定控制方法

针对具有挠性太阳翼板和包括测量噪声、力矩噪声等系统噪声在内的复杂卫星对象,基于特征模型的自适应控制方法,结合多变量跟踪维持控制、逻辑积分控制、逻辑微分控制,设计卫星快速机动快速稳定控制器;进行了实例仿真,仿真结果表明提出的控制方法能够保证卫星高精度的快速机动和稳定控制能力。

快速机动小卫星执行机构研究

为了验证采用控制力矩陀螺作为小卫星的姿态控制执行部件,大幅提升小卫星机动能力的可行性,根据控制力矩陀螺的工作原理,设计了控制力矩陀螺原理样机,并利用单轴气浮转台进行了控制力矩陀螺半物理仿真实验。实验结果表明,控制力矩陀螺作为小卫星执行机构,可使小卫星在8 s内机动20°,机动速度可达2.5°/s,实现了在短时间内完成小卫星大角度快速机动和入轨后快速定姿,为控制力矩陀螺在小卫星上的实际工程应用提供了依据。

使用混合执行机构的快速机动卫星力矩分配算法

针对单框架控制力矩陀螺群(SGCMGs)存在奇异和单框架控制力矩陀螺(SGCMG)存在框架转速死区的问题,研究了SGCMG与飞轮联合作为执行机构的控制力矩分配算法,以SGCMG功耗、飞轮功耗和飞轮角动量的二次型加权矩阵求和为性能指标,提出了一种形式简洁的混合执行机构力矩分配算法,通过分析,证明该分配算法能够有效的避免SGCMGs的奇异;设计了一种SGCMG功耗加权矩阵的调节策略,解决了SGCMG陷入转速死区的问题,设计了一种飞轮角动量加权矩阵的调节策略,通过对加权矩阵的实时调节实现了对飞轮角动量的管理,解决了飞轮转速的饱和与过零问题。数学仿真结果验证了该力矩分配算法的有效性。

坦克分队快速机动协同控制系统构想

作为一体化联合作战体系中重要的陆基栅格节点,坦克分队的快速机动能力对于顺利完成机动突击任务具有重要影响,而坦克分队的机动协同控制则是实现分队快速机动的关键。首先提出一种坦克分队协同控制系统架构,然后对该架构的组成及关键技术进行了探讨和分析,期望有助于提升新型坦克分队的快速机动能力。

高原山地应急卫勤分队摩托化快速机动的组织与实施

以某部卫生营摩托化远程机动至海拔4430 m某高原山地驻训为背景,探讨高原山地自然环境特点,以及组织摩托化快速机动的实施方法。高原山地卫勤分队远距离快速机动的组织与实施繁重复杂,只有牢牢把握充分准备、科学组织、有力保障,才能确保部队能安全、顺利、圆满地完成任务。

挠性卫星快速机动复合控制

文章给出了挠性卫星快速机动复合控制方法,包括前馈和反馈控制。反馈控制消除姿态误差,使得本体完成姿态机动目标;前馈控制柔化和优化参考输入,规避挠性振动。反馈控制采用经典PD控制,而前馈控制采用正弦优化控制。正弦优化控制通过优化正弦序列系数,能同时抑制大量挠性振动(包括低阶和高阶模态)。最后,文章对该复合控制方法进行了数学仿真,结果表明:在动力学不确定性和外界干扰存在的情况下,该方法仍能有效完成姿态快速机动,同时抑制最后的残余振动达到合理的水平。

单轴挠性卫星快速机动试验台

为了验证挠性卫星快速机动控制方法,搭建单轴挠性卫星快速机动试验平台.该平台基于单轴气浮台,令柔性板的挠性频率和刚挠耦合系数与真实卫星的接近.平台充分模拟了卫星在太空中的失重和无阻尼环境,被激发的挠性振动在开环情况下衰减很慢,特别适合挠性卫星姿态快速机动试验.初步的试验包括挠性参数辨识试验和姿态快速机动PD控制试验,仿真结果表明升级后的平台将可以验证快速机动控制方法.

柔性航天器姿态快速机动的自适应控制方法

研究带柔性附件航天器的姿态快速机动控制问题。根据带柔性附件的航天器的动力学模型推导并建立其特征模型。基于所建立的特征模型设计一种自适应控制方法,该方法设计简单,控制器参数物理意义明确,便于调试,可同时实现航天器的姿态快速机动控制和弹性附件的振动快速抑制。理论分析和数学仿真表明,该方法对控制器参数及被控对象的不确定性有很强的鲁棒稳定性和鲁棒性能,能取得比工程中常用的比例-微分(PD)控制更快的机动速度和更好的控制性能。

基于特征模型的挠性航天器姿态快速机动研究

刚体卫星的大角度姿态机动可以用常规的四元数反馈控制,当挠性帆板的振动和中心刚体的耦合系数很大时,大角度快速机动后姿态的稳定度较差.结合特征建模理论,设计一种卫星大角度机动的黄金分割控制算法,对三轴带挠性帆板的航天器姿态机动进行仿真,仿真结果表明,机动完成后的控制精度比四元数反馈控制方法的精度高一个数量级以上.

挠性卫星姿态快速机动控制

挠性卫星在快速机动中既要满足快速性要求,又要抑制挠性附件产生的振动。本文提出了一种基于非约束模态方程的方波序列控制方法,并给出了最小机动时间的方波规划方法。该方法不仅保证机动后无余振,而且满足最快机动的要求,此外,由于控制输出为方波,因而适合卫星上的喷气推力器控制模式和飞轮控制模式。最后通过数字仿真验证了方波序列控制的有效性。

混合法求解考虑路径约束的持续推力快速机动轨道

近地空间航天器快速机动问题中一个必须考虑的现实约束就是机动轨迹不得低于大气层高度,为此给出考虑路径约束的持续推力快速机动问题的处理方法。通过在性能泛函中加入关于路径约束的惩罚项,使原本不再适用的最优控制理论仍然适用,进而可通过混合法完成问题的求解;同时保证了新问题的最优解为原问题的满足路径约束的近似最优解。最后通过数值仿真的结果验证了方法的有效性。

挠性卫星快速机动光滑控制

着力求出一种光滑的正弦序列控制,该控制律执行挠性卫星快速机动任务的同时抑制振动。推导得到挠性振动的解析解,当正弦序列加权系数满足一定条件时,中心刚体自动满足静止-静止边界条件,然后通过非线性规划优化加权系数,得到一组残余振动指标次优解。相关公式表明该优化解能较大程度抑制挠性振动,且相应残余振动对模态参数鲁棒性好。数学仿真在5阶模态挠性对象上开展,结果显示该方法有较强的抑振能力,对频率误差不敏感,且控制方法是开环的,适合作为卫星快速机动前馈输入。

使用固体火箭发动机的快速机动卫星质量矩控制研究

针对使用固体火箭发动机进行卫星快速变轨机动时的姿态翻转问题,提出使用二维质量矩控制技术予以解决。首先分析了喷气阻尼力矩对三轴稳定卫星姿态的影响,随后建立了考虑推进剂燃烧过程的完整动力学模型,并从通道耦合以及扰动力矩角度对模型特性进行了分析;最后利用仿真手段对质量矩控制卫星姿态的可行性进行了仿真分析,同时考察了发动机不同装药形式以及外形尺寸对控制系统操纵性能的影响。结果表明:二维质量矩控制卫星姿态是切实可行的,且短粗型的发动机结构对控制系统设计更加有利。

鲁棒PD+卫星姿态快速机动控制器设计

针对控制力矩与角速度受限情形下的卫星姿态快速机动的控制问题,本文对传统PD控制器进行了改进,采用姿态机动的匀速与减速运动过程的方法大幅度提升系统收敛速率,设计PD+控制器使得系统状态能够沿着期望的滑模面进行运动,并通过构造Lyapunov函数对其进行证明,从而实现对PD控制器收敛时间的估计,并实现40%以上的系统收敛时间提升。在存在转动惯量不确定性与外部干扰力矩的情形下设计PD+控制器实现对于未知扰动的抑制。同时考虑到卫星正常运行对于姿态角速度与控制力矩的限制,证明了姿态控制参数与角速度范数之间的关系,给出了控制力矩与角速度受限情形下的控制律。最后通过数值仿真验证本文提出控制算法的有效性。

中继星快速机动及稳定控制方法

主要研究中继星快速机动时的控制问题。设计多输入多输出特征模型的自适应控制律,结合逻辑微分控制律、逻辑积分控制律,进行卫星本体快速机动和天线指向跟踪控制;利用由Newton-Euler方法建立的挠性多体卫星的混合坐标方程动力学简化模型进行数学仿真,仿真结果表明,特征模型的自适应控制器能够保证卫星和天线的快速机动性和控制稳定性,并与传统的PD控制方法相比有更好的控制精度,同时系统参数改变时具有很强的鲁棒性。

旅、团救护所寓于型快速机动救治单元编成研究

介绍了寓于旅、团救护所的快速机动救治单元,并简述了旅、团救护所携行装具的配备、性能、人员编成和工作方法特点。快速机动救治单元便于部队在山地进攻作战或执行特殊任务时,能够迅速承担旅、团救护所的任务,完成对危重伤病员的紧急救命手术和抗休克治疗,达到快速有效、机动灵活、生存率高、实效性强的需求。

太阳同步卫星快速机动姿态控制

由于太阳同步卫星在空间中的重要作用，本文提出一种基于特征模型的黄金分割自适应控制方法结合逻辑微分控制和逻辑积分控制取代传统的PID控制器。首先根据卫星数学模型建立卫星的特征模型；然后基于该特征模型设计相应的姿态控制器；最后通过数学仿真验证了本文所设计方法的有效性。