无阻力双星编队的满系数矩阵MIMO定量反馈控制

研究由两颗无阻力卫星构成的、用于重力场测量的松散式编队相对位置控制方法,主要解决编队控制所产生的非重力加速度在重力场测量频带内的干扰抑制问题。首先,选取双星位置中点作为编队系统质心,建立了考虑J2摄动项的双星相对动力学模型。然后,根据定量反馈理论(QFT)确定系统在频域内的跟踪性能、鲁棒稳定性、输入干扰抑制等约束。与当前常规的对角型QFT控制器设计方法不同,本文针对编队系统的多输入多输出(MIMO)通道强耦合特性,设计了更具一般性的满系数矩阵鲁棒控制器,不但实现了闭环控制回路整定、通道解耦和稳态收敛,还有效抑制了编队控制量功率谱在科学测量频带内的干扰。最后,通过在时域中的数字仿真校验了该方法控制器的有效性和鲁棒性。

一种四采样低噪声CMOS光电探测器读出电路

为满足高采样速率可见光成像探测要求,本文设计了一种具有6 MHz采样频率的四采样长线列CMOS探测器。通过减小四采样后的第一级P跟随管宽长比降低总线寄生电容,和减小P跟随负载管偏置电压增加驱动电流,缩小信号延迟,使读出电路的采样频率由原来的2 MHz增加到6 MHz,有效地提高了长线列可见光CMOS探测器的读出频率。为实现真正相关双采样降低器件等效输入噪声,采用了CTIA积分放大器后接四采样跟随电路。通过测试,该CMOS探测器在积分时间为200 us、光敏面面积为20 um ×18 um的情况下其等效输入噪声电子数50e,与未采用四采样时相比较下降了50%左右。其线性度、输出摆幅、灵敏度等方面都能满足整机系统对CMOS探测器的指标要求。该CMOS探测器的研制为未来超高速高清晰成像探测奠定了重要的理论基础和实用基础。

基于三体系统平动点轨道的环日全景任务轨道设计

在空间开展太阳观测是研究太阳活动周、太阳爆发、极端天气等事件起源的重要手段。环日全景探测计划是为实现从黄道面360°全方位观察太阳行星际空间而提出的。本文针对环日全景探测计划,构建了基于三体系统平动点低能量轨道的环日全景轨道部署方法。该方法以日–地L1/L2点Halo轨道幅值及Halo轨道离轨点为变量,以转移轨道飞行时间、入轨机动大小为评价指标,基于三体系统不变流形构建环日全景的转移轨道,并开展轨道优化设计。采用等高线图对设计变量及任务成本进行全局分析。仿真计算表明,轨道部署无法同时满足飞行时间最短与入轨机动最小的要求。设计了轨道机动约束条件下的最优飞行时间解,并给出了基于长三甲运载火箭的一箭双星发射及入轨方案。