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宇航学报杂志 2017年第11期

Journal of Astronautics

主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国宇航学会
国际刊号:1000-1328
国内刊号:11-2053/V
审稿时间:1-3个月
全年订价:¥ 984.00
创刊:1980
类别:工程科技II
周期:月刊
发行:北京
语言:中文
起订时间:
曾用名:宇航学报
出版社:协会类
邮编:100048
主编:马兴瑞
邮发:2-167
库存:200
主要栏目:
  • 论文
  • 实验研究
  • 研究简报
  • 评述
  • 综述
  • 工艺
  • 动态
  • 无扰载荷航天器相对运动动力学建模

    作者:孔宪仁; 武晨; 刘源; 李海勤 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    为满足无扰载荷(DFP)航天器中非接触式作动器对有效载荷模块(PM)与支持模块(SM)之间相对运动的要求,本文建立了PM与SM之间的六自由度相对运动动力学模型。考虑立方构型DFP接口,分析了作用于PM与SM的力和力矩。考虑DFP航天器相对运动控制的特殊性,建立了SM相对PM的相对姿态动力学模型和PM相对SM的相对平动动力学模型,然后采用比例微分(PD)控制方法设计了DFP航天器的控制系统。数值仿真结果表明,定向状态或姿态机动过程PM与SM六自由度相对运动均满足非接触式作动器作用范围的要求,既可保证PM与SM无机械接触,又可实现对PM精确定向和姿态机动,说明六自由度相对运动动力学建模对研究DFP航天器具有重要意义。

  • 电动空气舵执行机构建模与参数辨识

    作者:刘博; 祝学军; 南宫自军; 牛智玲 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对使用机电作动器(EMA)的飞行器空气舵执行机构模型确认需求,考虑舵轴弹性及机构中的干摩擦,通过综合两自由度(DOF)开环动力学方程和EMA伺服系统PID控制器,建立了执行机构五阶传递函数(TF)模型。根据TF特征,提出了模型参数约束条件下,采用频率响应函数(FRF)测量数据辨识TF模型参数的改进正交多项式拟合法,完成了参数辨识。辨识结果表明:两自由度动力学模型比一般广泛采用的单自由度模型更准确地反映了空气舵执行机构动力学特征;本文提出的改进正交多项式拟合法可以实现位置跟踪系统TF参数辨识,辨识模型FRF曲线与实测数据吻合良好。

  • 深度强化学习在变体飞行器自主外形优化中的应用

    作者:温暖; 刘正华; 祝令谱; 孙扬 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    基于深度强化学习策略,研究了一类变体飞行器外形自主优化问题。以一种抽象化的变体飞行器为对象,给出其外形变化公式与最优外形函数等。结合深度学习与确定性策略梯度强化学习,设计深度确定性策略梯度(DDPG)学习步骤,使飞行器经过训练学习后具有较高的自主性和环境适应性,提高其在战场上的生存、应变和攻击能力。仿真结果表明,训练过程收敛较快,训练好的深度网络参数可以使飞行器在整个飞行任务过程中达到最优气动外形。

  • 一种对地四重覆盖星座构型设计方法

    作者:孟少飞; 刘新学; 杨其; 朱涛 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对传统星座设计中覆盖模型求解困难,覆盖性能统计不便等问题,提出一种基于二维图的对地四重连续覆盖星座构型设计新方法。首先对传统的二维空间坐标系进行了改进,利用球面几何学分析了覆盖圆与卫星轨道的相对位置关系,建立二维图和星座网格的解析数学模型。通过对数学模型的进一步分析,归纳与总结了二维图的几何性质。将星座对纬度带的覆盖转化为对纬度带上任意点的二维图的覆盖,提出星座网格对二维图的单重和四重连续覆盖条件。在此基础上,研究四重覆盖星座构型的设计与筛选方法,从而避开了覆盖性能统计的复杂过程。最后对二维图基本理论和星座设计方法进行了实例仿真,校验了该方法的可行性。

  • 组合体航天器有限时间超螺旋反步姿态控制

    作者:马广富; 高寒; 吕跃勇; 宋婷; 袁建平 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对服务航天器与非合作空间目标构成的组合体航天器的姿态控制问题,提出一种基于干扰观测器的有限时间控制策略。首先,设计一种改进的超螺旋干扰观测器对由非合作目标导致的较大转动惯量不确定性及外界干扰进行观测,并分析了观测误差的有限时间收敛特性;然后,结合反步法设计了有限时间姿态控制器,同时引入指令滤波器提高了反步法的控制性能;最后,通过数值仿真校验了所提算法的有效性。

  • 固体导弹助推段自抗扰制导控制一体化设计方法

    作者:聂文明; 李惠峰 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对存在建模误差及外部干扰情况下的固体导弹助推段制导控制一体化(IGC)设计问题,给出一类自抗扰制导控制一体化设计方法。首先考虑质心运动与绕质心运动间的耦合,结合轨迹线性化方法建立了面向控制的固体导弹助推段制导控制一体化设计模型。采用扩张状态观测器(ESO)实时估计系统建模误差与外部干扰,进而基于反步法结合反馈线性化方法,提出一类考虑质心运动与绕质心运动间的耦合作用的自抗扰制导控制一体化设计方法,并通过Lyapunov稳定性理论证明了该制导控制一体化设计方法可保证闭环系统的稳定性,解决了传统制导控制系统分离设计方法无法保证闭环系统稳定性的问题。最后,数值仿真校验了本文所提的助推段自抗扰制导控制一体化(ADRIGC)设计方法的控制性能及抗干扰性能。

  • 执行机构故障的航天器姿态容错控制

    作者:耿云海; 金荣玉; 陈雪芹; 李冬柏 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。

  • 一种面向固定配平型弹头的螺旋机动控制方法

    作者:周敏; 周军; 卢明飞 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对固定配平型弹头过载方向可控但过载大小不可控因而无法同时实现螺旋机动所需纵向/侧向过载的问题,提出一种适用于固定配平型弹头单通道变质心滚转控制模式的螺旋机动控制方法。首先,建立了可直观描述螺旋锥角、螺旋角速度等螺旋机动运动特性的弹目相对运动关系方程。然后,基于螺旋锥角、螺旋运动角速度等螺旋运动状态与弹目视线角速率关系,合理设计螺旋机动指令,保证螺旋机动末端弹目视线角速度收敛到零。最后,采用反演法实现弹头质点运动与滚转姿态运动的制导控制一体化设计,通过一维变质心控制滚转姿态调整法向过载方向,使得过载分量能够控制弹头速度矢量与视线的夹角跟踪设计的螺旋运动锥角指令,而剩余过载分量产生大小不可控但旋转方向不变的螺旋运动角速度,实现螺旋机动弹道的运动特性。数学仿真表明,本文提出的螺旋机动控制方法可实现滚转单通道控制固定配平型弹头的螺旋机动,设计思路直观简单,便于工程应用。

  • 基于电磁力的集群航天器构形维持自抗扰控制

    作者:杨茗棋; 胡敏; 杨雅君; 郭光衍 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对基于电磁力的集群航天器构形控制强非线性和模型不确定性的问题,提出一种无需线性化或解耦便能够实现构形维持的自抗扰控制方法(ADRC)。首先建立远场电磁力/力矩模型和集群航天器相对运动动力学模型;在此基础上,通过设计由最速跟踪微分器(TD)、非线性扩张状态观测器(NLESO)及非线性反馈控制律(NLSEF)组成的自抗扰控制器,实现集群航天器期望相对运动位置、速度的实时估计,同时能够对模型不确定性和外部干扰进行估计和补偿。仿真结果表明,本文设计的控制器能够实现基于电磁力的集群航天器构形维持高精度控制,满足集群航天器构形维持控制的控制要求,其快速性和抗扰性都明显优于有限时间控制(FTC)。

  • 一种基于GPS/INS全组合的航向自适应滤波算法

    作者:田源; 隋立芬; 田翌君; 肖国锐; 戴卿 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    首先基于陆地导航讨论了GPS/INS全组合系统,分别在载体动态和静态两种情况下对比分析了全组合和紧组合的姿态矫正效果。实验结果表明全组合模式的航向角精度较紧组合有明显提升,且当载体由动态转为静态时,全组合模式能够克服紧组合航向角缓慢发散的现象。其次针对载体大角度转向时组合系统动力学模型异常增大的问题,提出了一种对航向角进行自适应修正的全组合滤波算法,仿真实验结果表明:该方法能够一定程度上削弱载体大角度转向时动力学模型异常的影响,航向精度有一定提高。

  • 未知但有界噪声条件下的MEMS陀螺信号处理方法

    作者:沈强; 刘洁瑜; 周小刚; 王琪; 赵乾 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    提出了一种基于椭球定界的微机电系统(MEMS)陀螺模型辨识与误差补偿方法。首先,建立了随机漂移的自回归模型,并针对模型随时间变化的特征,引入具有递推特性的定界椭球自适应约束最小二乘法(BEACON),实现模型参数的动态辨识,提高建模精度;然后,提出一种未知但有界(UBB)噪声条件下的定界椭球自适应状态估计(BEASE)算法,用于角速率的估计;采用新的加权策略和优化准则进行量测阶段的更新,并推导了此框架下的状态可行集更新过程及其最优参数求解方法。将该方法应用于MEMS陀螺信号的处理,验证了其有效性和改进性能。

  • 一种影响空间相机成像的制冷机微振动分析方法

    作者:张恒; 李世其; 刘世平; 王跃; 张哲 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    针对空间制冷机微振动对光学遥感器成像质量难以准确评估的问题,提出一种制冷机一空间相机的集成建模分析与试验验证方法。该方法建立了系统的集成分析模型,实现了微振源一相机结构传递一光路模型的分析过程。首先,利用一种制冷机的刚性安装测试和自由悬吊测试获取制冷机的扰动载荷。然后,采用一种力过滤方法改进传统的扰动分析过程。最后,通过集成有限元分析计算光学系统调制传递函数,得出制冷机微振动对空间相机成像的影响。分析结果表明,这种方法能更精确辨识制冷机微振动及其传递特性,从而能准确分析空间相机光学载荷的稳定性。

  • 空间物体椭圆轨道假设下碰撞通量计算与分析

    作者:周威萍; 沈鸣; 高鹏骐; 郭效忠; 赵有 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    利用陈氏模型,不依赖于气体动理论和泊松统计假设,对近地空间物体环境中环绕飞行航天器碰撞通量的计算问题进行了研究。分析运行在椭圆轨道上的空间物体通过指定区域的4种情况,推导得到碰撞通量关于物体穿越统计区域所用时间的表达式。文章亦对圆轨道和椭圆轨道假设作了比较,并以铱星86为例,讨论了两种假设情况下空间物体对它的碰撞通量。结果显示,随着统计区域厚度的增加,椭圆轨道假设下的碰撞通量从约为圆轨道假设的4倍减小到1.4倍;圆轨道假设下,计入统计的空间物体数量随着统计区域的厚度变化产生的波动较大,椭圆轨道假设下的统计目标数量在区域厚度取5km时可达圆轨道的60倍。

  • 利用“天籁”暗能量观测阵列开展空间目标探测新技术试验

    作者:刘成; 施浒立; 陈学雷 期刊:《宇航学报》 2017年第11期

    提出一种用于开展空间目标探测的大视场、多波束射电观测手段。通过柱形天线阵列,在特定方向获得大张角均匀巡天视场,实现对大空域范围的连续监视;基于综合孔径天图成像,实现对批量空间目标的实时捕获;利用小口径碟形天线之间的优化干涉组合,通过数字波束合成实现多目标精确跟踪测量。配合软件去噪与阵列定标校准手段,进一步提高微弱目标信号提取认证能力,降低系统功率与增益要求。提出利用具有相似阵列结构的“天籁”暗能量观测系统开展关键技术试验,以缩短研究周期、减少科研成本。从作用距离、信号特征、探测时间等方面对试验可行性进行了分析,结果表明“天籁”阵列具备支撑相关新技术试验的能力。

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