一种基于层次聚类的空间非合作目标重构方法

由于激光传感器内在的缺陷,获得的非合作目标原始点云数据往往处于一个分布不均匀的状态,这就对后续的高质量非合作目标表面重构带来了很大的挑战.提出了一种基于全局约束的局部层次聚类方法来提升非合作目标点云分布的连续性.该方法主要可分为两步:1.基于全局约束的自适应八叉树三维空间分解,2.基于全局约束的层次聚类.第一步的主要目的是为了降低算法的复杂度,第二步则将分布不均匀的点集转化为均匀分布的状态.本文在三个非合作目标模型上进行了实验.实验的可视化结果与定量计算结果均验证了该方法的有效性.

《空间控制技术与应用》2018年度优秀论文评选

自2008年公开发行至今,十年弹指一挥间,《空间控制技术与应用》记录着许多科研工作者的收获、成就以及研究历程,也得到了他们的信任鼓励与大力支持。本着报道国内外空间控制技术的研究、试验和应用成果,探讨前沿技术,促进学术交流和人才培养,推进空间控制技术与应用的发展的办刊宗旨,《空间控制技术与应用》孜孜不倦砥砺前行,己得到了许多研宄单位及业内学者的认同,每一篇学术成果不仅是科研工作者心血的结晶,也包含了他们的信任与鼓励,更镌刻了《空间控制技术与应用》的发展历程。

星敏感器姿态测量相对基准偏差在轨标校方法研究

对航天器星敏感间姿态测量基准偏差在轨标校及性能评估问题进行研究.建立包含敏感器安装误差与测量误差的星敏感器模型,针对两种不同形式的安装误差模型,推导出相应的观测方程,基于卡尔曼滤波方法设计相对基准偏差估计器,并比较分析两种估计器实际应用特点.然后针对在轨实际应用,给出一种基于敏感器光轴夹角的标校性能评估方法,通过数学仿真验证星敏感器相对基准偏差的标校的有效性,并基于在轨数据的标校应用获取相对基准偏差在轨特性.

一种多帧相关滤波的星敏感器像素非均匀性误差校正方法

为了进一步提升星敏感器的星点定位精度,分析星敏感器的像素误差来源和形成机理,提出一种多帧相关滤波的像素非均匀性误差校正方法.根据星图中星点的位置确定质心定位域和局部校正域,利用当前帧星图信息和前一帧的局部校正域信息预测当前帧的校正域,满足校正条件后采用差分法校正质心定位域.实验结果表明,本文方法能够较好地预测星图的非均匀性噪声,提升星点定位精度,具有较好的鲁棒性.

感应式脉冲等离子体推力器技术综述

综合文献及作者研究实践,介绍了感应式脉冲等离子体推力器的原理和特点.从国外研究机构与项目、推力器组件和系统集成实验、工作机理数值仿真等方面,总结和评述了达到的技术状态与认识.最后梳理了面临的技术挑战,提出了可能的解决途径.

面阵静态红外地球敏感器现场标定

针对面阵静态红外地球敏感器的现场标定,提出基于规则小孔平面靶标的现场标定方法.将小孔平面靶标固定放置于面源黑体前方,在光学视场测量空间内,多次调整红外地球敏感器的摆放位置,以采集多幅不同位置、不同角度的红外靶标光点图像.使用等高层最小二乘椭圆拟合方法精确提取靶标红外光点的中心坐标,获得特征点信息.利用红外靶标图像和图像特征点计算面阵静态红外地球敏感器光学系统的焦距和主点坐标.试验结果表明,该标定方法简单灵活有效,便于调试现场操作.目前,该方法已在面阵静态红外地球敏感器研究中得到应用.

一种基于大力矩飞轮的敏捷卫星路径规划的姿态机动控制方法

遥感卫星对姿态机动能力的快速性提出了更高的需求,提出一种路径规划控制方法及在线计算模型,利用大力矩飞轮作为执行机构提供控制力矩,通过大量测试得到修正角度的模型,从而使卫星具备高精度敏捷姿态机动能力.通过数学仿真结果说明了本方法的有效性.

基于状态反馈的黄金分割控制器参数化方法及其在高超声速飞行器上的应用

研究气动参数摄动和外界扰动下高超声速飞行器姿态系统的鲁棒自适应控制问题.引入特征建模的思想对高超声速飞行器的姿态系统建立二阶差分方程模型.考虑到高超声速飞行器再入过程要经历飞行环境的剧烈变化的特点,为了提高闭环系统的瞬态响应性能和抗扰能力,设计了黄金分割鲁棒自适应控制器.该控制器具有与特征模型相似的结构,控制器参数通过在线辨识获得,并且按照黄金分割比生成控制信号,能够保证辨识参数收敛过程中系统的稳定性.基于混合H2和H∞控制思想对标准的黄金分割自适应控制器中的参数λ进行在线优化,从而保证了姿态回路对气动参数摄动和外界扰动具有满意的鲁棒性.所提出的λ(k)优化算法是通过对一组线性矩阵不等式求解得到的,因此易于工程实现.改进后的黄金分割鲁棒自适应控制算法在自适应性和鲁棒性的优越性使得该方法尤其适用于高超声速飞行器姿态控制系统.仿真结果验证了控制方法的有效性和实用性.

空间飞行器大角度姿态机动优化控制

提出一种基于平方和优化的空间飞行器大角度姿态机动最优保性能控制方法.采用修正Rodrigues参数描述卫星的姿态运动,并将飞行器姿态运动方程转化为线性参数可变(LPV)系统.在分析系统性能指标的基础上,运用Lyapunov方法和平方与优化技术,推导出状态反馈保性能控制器存在的充分条件,并将飞行器大角度姿态机动最优保性能控制器设计问题转化为一个具有平方和约束的参数优化问题.对某卫星大角度姿态机动控制的仿真结果表明了所述方法的有效性.

时变参数辨识梯度算法稳定性分析

研究用于时变参数辨识的梯度算法稳定性问题.基于随机过程有界性判据对时变参数辨识梯度算法进行了稳定性分析,给出了梯度算法稳定的充分条件.指出在待辨识参数变化率有界,观测噪声是零均值白噪声,且系统满足持续激励条件的情况下,梯度算法参数选择满足一定条件时,能够确保参数辨识误差的有界性.上述研究与以往工作的不同之处在于稳定性证明过程中仅要求待辨识参数的变化率是有界的,而不要求参数变化率是零均值白噪声.

基于全通道耦合特征模型的高超飞行器控制研究

建立了"类X-20"高超声速飞行器的动力学模型,针对攻角、侧滑角和滚转角三通道之间的强耦合性,提出了一种同时考虑状态耦合和输入耦合的全通道耦合特征模型,基于此特征模型设计由多输入多输出黄金分割自适应控制律、微分控制律和积分控制律相结合的组合控制器.最后,分别对精确模型和干扰模型进行仿真,验证控制器的跟踪能力及鲁棒性,并与单通道控制器比较,结果表明全通道耦合特征模型控制器在高超声速飞行器姿态控制方面具有明显优越性.

高超声速飞行器自适应切换控制及稳定性分析

针对高超声速飞行器巡航段控制问题,构造自适应切换控制并对闭环稳定性进行了分析.高超声速飞行器动力学模型具有非线性、多变量和开环不稳定的特点.首先给出动力学模型局部线性化的方法,并设计自适应切换律和非线性反馈控制.进而给出全局稳定性分析结果,证明在所设计自适应切换控制下,闭环系统指数收敛到状态原点附近一个小邻域内.

自旋卫星测试转台精度分析

自旋卫星测试转台用于自旋卫星控制系统的标定试验,是系统地面测试设备中的核心组成部分,其精度直接影响到系统标定试验的精度.另一方面,过高的转台精度指标将带来研制成本的大幅度增加,但有时仅对系统标定试验精度带来很小的提高,因此有必要对转台指标进行论证.根据标定试验原理,对转台引起的标定误差进行了分析计算,认为现有的精度指标能够满足标定需求,转台精度指标是合理的.

一种基于2DOF H_∞控制器的航天器姿态控制方法

研究某航天器俯仰轴姿态的二自由度鲁棒控制问题.首先分析俯仰轴系统中存在的主要不确定性,建立系统的结构与非结构不确定模型;然后将二自由度鲁棒控制方法应用于俯仰轴系统中设计H∞控制器,由于得到的H∞控制器阶次过高,对其进行降阶处理;最后进行仿真验证.结果表明该控制器对干扰力矩和参数不确定性的影响具有良好的鲁棒稳定性.

一种卫星故障诊断的定性/定量混合建模新方法

卫星控制系统具有强非线性、系统参数大范围剧烈变化、存在严重不确定性和工作环境恶劣等特点,而传统的定性方法或者定量方法均难以取得满意的故障诊断效果.从寻求定性/定量方法结合的新机制出发,提出了采用定性仿真和奇偶空间法相结合的定性/定量混合建模新方法,并利用了模糊逻辑,较好地实现了定性/定量知识的有机结合.定性/定量混合模型可充分利用系统的信息,实现对卫星控制系统有效、准确、快速地故障诊断,仿真结果验证了该方法的有效性.

一种有限推力航天器交会轨道的鲁棒设计方法

基于C-W方程描述的二体相对运动模型,考虑利用范数有界方法刻画航天器交会过程中的参数不确定性,并结合控制推力受限的工程需要,提出了一种在不确定环境下有限推力航天器交会轨道的设计方法。通过构造Lyapunov函数,将此设计问题转化为一个具有线性矩阵不等式约束的凸优化问题,通过求解此问题即可设计出符合航天器交会要求的鲁棒状态反馈控制器。

近地卫星利用光学敏感器的自主导航方法

基于光学敏感器的卫星自主导航技术是利用红外地球敏感器(IRES)和星敏感器(ST)等姿态测量部件提供的测量信息,通过计算含有轨道信息的星光角距和地球视半径角,修正由轨道动力学模型递推得到的轨道参数。通过系统状态模型和观测模型的离散化和线性化,得到扩展卡尔曼滤波算法的递推关系,并在此基础上进行数学仿真。仿真结果表明,该方法的收敛速度和收敛精度都比较好。由于该方法不需要增加额外的星载敏感器,因此具有很好的应用前景。

最优冲量交会的研究进展

对最优冲量交会的研究进展进行综述,介绍最优冲量交会中四类比较典型的研究成果:基于冲量校正理论的最优冲量交会、Lambert最优冲量交会、利用数值方法求解的最优冲量交会和基于邻近圆轨道交会理论的最优冲量交会,并分析这些类型的最优交会的特点。

在轨组装卫星自适应姿态控制

结合在轨组装卫星姿态敏感器冗余配置和质量参数未知的特点,为了抑制敏感器测量误差和参数不确定性干扰对组装卫星的姿态影响,首先建立陀螺/GPS/星敏多传感器联邦滤波算法,利用残差卡方检验方法实现敏感器故障的检测、隔离和重构,提高姿态确定精度和结果可靠性.在此基础上,通过参数辨识算法估计组装卫星质量参数,提出自适应固定时间滑模控制算法,提高滑模控制在未知干扰下的控制精度,降低参数选取范围改善系统颤振.最后通过数值仿真验证了本文算法的有效性,组装卫星姿态精度小于0.0002°,姿态稳定度小于0.0003(°)/s,表明所提算法实现了组装卫星的高精高稳姿态控制.

在轨服务三足机器人移动步态分析与控制研究

针对太空中人造卫星故障产生频率高、种类多导致的卫星修复或再生产成本高的问题,提出了一种通过仿生爪刺和干粘附在卫星上附着移动,并能依靠自身所携带的多负载机构,对大多卫星故障进行修复的在轨服务三足机器人系统.本系统完成了机体结构、五自由度机械臂、爪刺足部以及多种末端负载的设计,并给出了三足机器人机械臂工作转角范围和工作空间大小,通过对各种复杂路况分析确定了三足机器人4种步态,并分别对4种步态进行了设计及仿真.最后提出了基于循环神经网络的最优控制算法,利用Solidworks建立了三维模型,通过Matlab及Adams软件完成了对WALK步态的联合仿真,模拟了机械臂和末端负载的联合运动,测量并分析了各关节的工作转矩及机体质心位移,结果表明所设计的三足机器人系统满足相应指标要求.