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基于螺旋理论的环形桁架式可展天线构型综合

韩博; 许允斗; 韩媛媛; 姚建涛; 赵永生 燕山大学河北省并联机器人与机电系统实验室; 秦皇岛066004; 燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室; 秦皇岛066004; 衡水学院数学与计算机科学系; 衡水053000
  • 环形桁架  
  • 可展天线  
  • 构型综合  
  • 螺旋理论  

摘要:基于螺旋理论针对环形桁架式可展天线机构的构型综合问题进行研究,首先概述基于螺旋理论的约束综合法,然后分析环形桁架可展天线机构的收展原理,将环形桁架机构分为上下环形边两部分,通过综合环形边机构并连接上下环形边便可得到环形桁架机构;采用移动副(P)来描述各个节点花盘的运动特性,通过基于螺旋理论的约束综合法针对环形边支链机构进行分析与综合,得到了16种约束支链机构,通过分析与优选得到了两种约束支链机构;采用综合得到的约束支链机构组合得到了环形边链路机构并通过连接组合与推演得到了四种环形桁架可展开机构;最后针对综合得到的四种环形桁架机构在Solidworks软件中进行了三维建模与运动仿真,校验了各机构的可展性。本文的研究为可展天线机构的构型综合提供了一种新思路,综合得到的几种环形桁架机构在空间可展开天线领域具有较好的应用前景。

  • 《宇航学报》2018年期刊指标再创新高

    作者: 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    根据中国科学技术信息研究所发布的《2018年版中国科技期刊引证报告》,《宇航学报》期刊评价指标再创新高,其中核心影响因子为0.942,为学科平均水平(0.430)的2.2倍,较前一年(0.885)提高了6.4%,综合评价总分继续保持航天科技期刊第一位。《宇航学报》再次获得'百种中国杰出学术期刊'和'中国国际影响力优秀学术期刊'荣誉称号。'百种中国杰出学术期刊'评选是国家科技部立项开展的'中国精品科技期刊战略研究'工程中的重要组成部分,以各项文献计量指标为基础.

  • 航天器自主任务规划修复技术研究进展

    作者:徐瑞; 陈超; 崔平远; 朱圣英; 徐帆 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    结合航天器自主能力发展的迫切需求,阐述了航天器自主任务规划修复的必要性和难点。给出了航天器自主任务规划修复技术、航天器任务规划稳定性和规划修复问题的定义。根据规划执行失败时采用的修复策略,将自主任务规划修复技术分为规则匹配型、局部调整型、删除/求精型、状态转移型和构造新问题型五类。重点归纳了各类自主任务规划修复技术的研究进展和特点,分析了规划稳定性的定量评价方法。并在对目前任务规划修复方法总结分析的基础上,给出了未来航天器自主任务规划修复技术的研究方向建议。

  • 风场综合利用的新型平流层浮空器轨迹设计

    作者:邓小龙; 丛伟轩; 李魁; 杨希祥 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    针对平流层底部准零风层特点,提出一种基于风场综合利用进行长时区域驻空的新型平流层浮空器,系统采用南瓜形超压气球体制,建立系统的浮重模型、推阻模型和能源模型,利用迭代算法完成了总体方案设计。在此基础上,建立动力学模型和高度调控模型,针对我国某地风场模型,设计东西、南北方向独立控制区域驻留策略以及基于风场综合利用的协同控制区域驻留策略,通过SIMULINK模块开展区域驻留仿真,并对五种控制模式下的飞行轨迹进行对比分析。

  • 高超声速导弹多场耦合仿真

    作者:徐世南; 吴催生 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    为准确预测高超声速导弹气动力与气动热环境,采用分区求解方法,实现气动力/热/结构多场耦合计算,并通过与试验值对比确立了耦合仿真方法的有效性。建立大长细比高超声速导弹仿真计算模型,对导弹弹体结构变形、温度场和压力场进行了数值模拟。仿真结果表明:弹体结构随着攻角增加发生轴向拉伸和横向弯曲;拉伸变形主要由气动热引起,弯曲变形主要由气动力引起;导弹头部气动热与气动力载荷大;耦合效应随着导弹攻角增加更加明显,造成导弹气动热力学环境更加严酷。

  • 大气层外多拦截器协同跟踪与制导算法

    作者:张召; 王恒; 荆武兴; 高长生 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    针对大气层外多弹头多诱饵的进攻场景,采用多拦截器全拦截策略,提出了带故障诊断的协同跟踪算法、时间协同中制导律以及消除脱靶量的末制导律。首先,基于最小二乘算法以及误差传播理论,实现了局部信息融合以及测量方程的线性化,简化了非线性跟踪滤波算法的设计;并依托滤波算法,设计了传感器故障诊断算法,以排除其对跟踪效果的影响。然后,基于对拦截器和目标受力的合理简化,给出了相对运动解析解,设计了有限推力下的多拦截器时间协同中制导律以及末制导律,实现对多个目标的同时击毁。仿真结果显示,本文设计的协同跟踪与制导算法,可以有效估计目标的状态并排除故障传感器的干扰,实施对多个目标的时间协同拦截。

  • 线性自抗扰控制器的噪声抑制改进研究

    作者:张敏捷; 杨雷; 侯砚泽; 石泳; 左光 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    针对线性自抗扰控制器对噪声敏感的问题,提出了一种基于预报线性跟踪微分器的噪声抑制自抗扰控制器。首先给出了基于预报思想的线性跟踪微分器的一般形式,并分析了其频域特性;然后以航空飞行器姿态控制为例,设计了二阶预报-跟踪微分自抗扰控制器,并利用控制器疲劳度(Weariness degree)的概念,分析了噪声抑制自抗扰控制器的对噪声的抑制特性及闭环控制频域特性;最后通过飞行器硬件在环仿真(Hardware-in-the-Loop Test)对将该方法与传统惯性滤波器、线性跟踪微分器进行对比。结果表明该方法能有效抑制噪声污染对线性自抗扰控制器闭环特性的影响,降低扩张状态观测器高增益带来的噪声放大问题,增强控制器的鲁棒性,并能降低滤波带来的相位延迟,具有工程实用性。

  • 一种利用ILSP的同步DS-CDMA信号快速盲解扩算法

    作者:张花国; 曾辉; 尤少钦 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    针对同步DS-CDMA信号的盲解扩问题,本文提出了一种基于迭代最小二乘投影算法(ILSP)的快速盲解扩算法。本算法首先通过对截获信号的协方差矩阵进行特征分解,估计出由各用户扩频序列张成的信号子空间,然后结合扩频码序列的有限符号集特性,利用ILSP算法消除由特征分解产生的酉矩阵模糊问题,得到扩频序列的精确估计,最后利用估计得到的扩频序列对截获信号解扩得到信息码序列,完成DS-CDMA信号的盲解扩。仿真结果表明本算法在低信噪比条件下具有良好的盲解扩性能,且相较传统算法本文提出算法大大降低了计算复杂度。

  • 基于螺旋理论的环形桁架式可展天线构型综合

    作者:韩博; 许允斗; 韩媛媛; 姚建涛; 赵永生 期刊:《宇航学报》 2019年第07期

    基于螺旋理论针对环形桁架式可展天线机构的构型综合问题进行研究,首先概述基于螺旋理论的约束综合法,然后分析环形桁架可展天线机构的收展原理,将环形桁架机构分为上下环形边两部分,通过综合环形边机构并连接上下环形边便可得到环形桁架机构;采用移动副(P)来描述各个节点花盘的运动特性,通过基于螺旋理论的约束综合法针对环形边支链机构进行分析与综合,得到了16种约束支链机构,通过分析与优选得到了两种约束支链机构;采用综合得到的约束支链机构组合得到了环形边链路机构并通过连接组合与推演得到了四种环形桁架可展开机构;最后针对综合得到的四种环形桁架机构在Solidworks软件中进行了三维建模与运动仿真,校验了各机构的可展性。本文的研究为可展天线机构的构型综合提供了一种新思路,综合得到的几种环形桁架机构在空间可展开天线领域具有较好的应用前景。

  • 《宇航学报》2018年期刊指标再创新高

    作者: 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    根据中国科学技术信息研究所发布的《2018年版中国科技期刊引证报告》,《宇航学报》期刊评价指标再创新高,其中核心影响因子为0.942,为学科平均水平(0.430)的2.2倍,较前一年(0.885)提高了6.4%,综合评价总分继续保持航天科技期刊第一位。《宇航学报》再次获得'百种中国杰出学术期刊'和'中国国际影响力优秀学术期刊'荣誉称号。

  • 火星大气进入段轨迹优化与制导技术研究进展

    作者:崔平远; 赵泽端; 朱圣英 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    首先根据国际上实施的火星探测任务及未来火星着陆探测的发展需求,阐述火星大气进入段轨迹优化与制导的重要性。结合火星着陆环境和探测器的气动特性等,归纳出火星大气进入段轨迹优化与制导面临的挑战。在此基础上,结合未来火星着陆任务的安全精确着陆目标,梳理火星大气进入段轨迹优化与制导所需解决的关键技术,分析目前火星进入段轨迹优化与制导技术研究进展及发展趋势。最后,对未来火星精确着陆所需的进入段轨迹优化与制导技术发展方向进行了展望。

  • 半直接配点法在航天器追逃问题求解中的应用

    作者:郝志伟; 孙松涛; 张秋华; 谌颖 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    采用半直接配点法求解时间固定两航天器追逃问题,提出一种新的数值求解追逃双方最优控制策略的方式,避免了求解非线性两点边值问题。在两航天器均为连续小推力假设条件下,以终端距离为支付函数,给出了半直接配点法求解此追逃问题的过程。在此数值方法中,根据半直接转换将微分对策问题转化为一个最优控制问题,由Gauss-Lobbato配点法最终将此最优问题转化为非线性规划问题,继而通过序列二次规划方法求解。这种半直接配点法避免微分对策问题最优策略的必要条件(两点边值问题)求解,并且数值稳定性好。数值仿真给出了追逃双发的最优控制策略和相应的追逃轨迹。

  • 通信拓扑切换下的多飞行器协同拦截方法

    作者:赵恩娇; 杨明; 晁涛; 王松艳 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    针对通信拓扑切换条件下的多飞行器协同拦截问题,提出了一种基于扩张状态观测器的协同制导方法。建立协同制导设计模型,将协同拦截问题转换为视线稳定条件下的剩余飞行时间调节问题。为解决机动目标状态不确定的问题,将目标的状态视作扰动,设计扩张状态观测器来估计机动目标的状态,并在制导律中对目标的机动进行补偿。利用有限时间一致性理论进行一致性控制协议的设计,实现各飞行器剩余飞行时间的有限时间一致,并利用Lyapunov稳定性理论分析通信拓扑切换情况下闭环系统的有限时间稳定性,给出了系统一致收敛时间。仿真结果表明,在通信拓扑变换的情况下,设计的观测器能够有效估计目标状态,且协同制导律能够满足对剩余飞行时间的控制要求,进而实现协同拦截。

  • 利用增量相位和星光仰角增强XNAV

    作者:焦荣; 甘伟; 肖志红; 崔占琴 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    针对X射线脉冲星导航系统(XNAV)中过程噪声统计特性难以准确获取,对其不当假设导致滤波器估计性能不佳的问题,提出基于自适应差分卡尔曼滤波器(ADDF)的多信息融合算法。为了降低导航误差,在传统脉冲星计时观测的基础上,增加恒星星光仰角及两个时刻间的相位增量观测量,共同增强XNAV。首先,分别建立计时观测模型、相位增量模型及星光仰角模型;然后将多信息测量模型集成到卫星轨道动力学方程中,以建立ADDF滤波模型;最后对所提方法进行仿真验证。实验结果表明,在相同的初始状态和初始噪声误差条件下,与传统X射线脉冲星导航算法相比,多信息融合算法能将导航位置估计精度提高70%以上,位置估计误差降低到200 m左右,速度估计精度提高40%以上,且ADDF性能优于无迹卡尔曼滤波器。

  • 对失控翻滚目标逼近的神经网络自适应滑模控制

    作者:刘将辉; 李海阳 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    针对失控航天器在空间中自由翻滚的情况,研究追踪器对失控翻滚目标逼近的位置和姿态六自由度耦合控制问题。建立追踪器与目标器相对运动的姿轨一体化动力学模型,设计追踪器逼近过程的标称轨迹和标称姿态。综合考虑系统不确定性和外部干扰,设计无抖振的神经网络自适应滑模控制器。将滑模控制与神经网络逼近相结合,采用径向基函数(RBF)神经网络对系统未知部分进行自适应逼近。由Lyapunov方法导出神经网络自适应律,通过自适应权重的调节保证整个闭环系统的稳定性。数值模拟实例说明了所设计的标称轨迹和标称姿态的合理性,同时验证了神经网络自适应滑模控制器的有效性。

  • 柔性关节空间机械臂的自适应滑模控制

    作者:吴昊; 毛新涛; 刘鹭航; 王崑声 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    探究一类时滞柔性关节空间机械臂鲁棒自适应滑模控制问题。针对该种空间机械臂具有强非线性特点,同时考虑系统的未建模动态与扰动以及时滞影响,提出一种新的鲁棒自适应滑模控制器。基于Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式等凸优化方法,给出滑动模态的鲁棒渐近稳定条件,并证明系统状态在有限时间内到达滑模面。最后,三组仿真校验表明了所设计的控制器可行。

  • XQR2V3000 FPGA单粒子翻转率在轨探测研究

    作者:韦欣荣; 王金华; 王颖; 田金超 期刊:《宇航学报》 2019年第06期

    通过搭载在某MEO、IGSO轨道卫星上的单粒子探测器对XQR2V3000 FPGA配置存储器进行了在轨单粒子翻转探测。利用一种基于复位计数统计的FPGA配置存储器单粒子翻转的监测方法,并对在2016年太阳活动平静期以及2017年9月6日太阳耀斑爆发期的2颗MEO卫星以及1颗IGSO卫星的XQR2V3000 FPGA配置存储器单粒子翻转次数进行统计,依据卫星轨道根数获得了翻转事件的空间分布。结果表明,在太阳平静期,设备等效铝屏蔽厚度为6 mm的情况下,处于MEO轨道和IGSO轨道的XQR2V3000配置存储器单粒子翻转率分别为0. 513次/(器件·天)和0. 491次/(器件·天),分别为CREME96模型预测结果的22. 4%和16. 9%,两种轨道的翻转率相当。在太阳耀斑爆发期间,MEO与IGSO轨道单粒子翻转率分别上升为2. 5次/(器件·天)和5次/(器件·天),比平静期高了一个数量级。试验所得的单粒子翻转率可为相同轨道卫星电子设备单粒子翻转率的预示提供有效的参考。

宇航学报

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