基于正交试验的空间绳网展开参数灵敏度分析

空间绳网的展开效果是空间绳网捕获任务成功的关键所在,而空间绳网展开效果的性能指标和设计参数都数目较多,且单次仿真试验耗时较长,为了避免进行耗时极长的全析因仿真试验,考虑采用正交试验设计方法以减少试验次数.本文针对影响空间绳网展开效果的设计参数开展了灵敏度分析,首先提出了空间绳网展开的性能指标和设计参数,然后基于正交试验设计安排仿真试验,获得了正交试验结果,最后综合运用极差法和方差法,对正交试验结果的各项性能指标依次进行了参数灵敏度分析.通过本文研究,精简了设计参数和待优化的性能指标的个数,为下一步的空间绳网展开参数优化设计打好了基础.     

系留气球测控系统设计

系留气球是一种通用航空平台,测控系统是系留气球最重要的组成部分之一,其工程设计关系到系留气球运行的安全和性能.为了满足系留气球稳定可靠、能够长时间连续滞空工作的要求,对测控系统进行科学设计和有效配置,阐述了测控系统的功能、组成、关键技术等,给出了系留气球测控系统的设计方案.该方案可以直接应用于系留气球产品的工程设计中.     

基于双冗余的系留气球测控计算机设计

测控计算机作为系留气球平台的重要组成部分,对球体能否正常飞行起着至关重要的作用.为满足可靠性要求,结合工程上常用的两种双冗余热备份的结构特点,提出了基于“心跳信号”的测控计算机双冗余设计方案,该方案具有较为简单的切换逻辑和较强的抗干扰性能.该设备于2015年进行了外场飞行试验,连续工作15天,球体参数采集、机构控制、压差自控和链路自动切换等各项功能正常,系统工作稳定,验证了该测控计算机能够满足系留气球平台长时间飞行的要求.     

系留绳回收过程动力学仿真研究

在航天工程中,系留绳回收技术有广泛的应用前景,通过系留绳可完成太空垃圾或废弃卫星的清理与回收。为了模拟仿真分析系留绳回收过程,分析回收过程中平台和目标的相对姿态变化及系绳内力变化,基于有限段思想,将绳索简化为半质量阻尼弹簧模型,建立了系留绳回收过程的动力学模型,分析了回收过程中系留绳的内力分布,并开展了有限段模型与刚性杆模型的对比分析。最终研究结果表明,使用半质量阻尼弹簧模型对系绳进行分段仿真模拟,能够充分体现了系绳的柔性材料特质,比较准确地仿真系留绳回收过程,对空间回收技术研究具有一定参考价值。     

基于系留气球的测控系统研究

当前,对导弹移动目标实施遥测任务的主要平台有车载遥测站、遥测船以及遥测飞机等,这些方式分别有各自的局限性。在对现有主要遥测地面站特点进行分析的基础上,结合遥测需求,通过严格的理论论证,提出了一种基于基于系留气球的新的测控系统实现方式。通过分析各个部分的需要,得到了一种可行的系统组成方式,以及各组成个部分需要满足的要求。简要分析了这种模式的关键技术技术体系。总体设计技术有来自升空高度和载荷能力的约束,通过建立数学模型,得到了计算总体设计指标的方式。根据微系统技术的具体分析,得到了微系统需要的各个模块的功能需求。经过初步分析,得到了相控阵与天线罩一体化设计技术等关键技术分析的应用能力。综合以上的所有分析,得出了基于系留气球的遥测系统的实现思路。     

空间充气展开绳网系统捕获目标自抗扰控制研究

空间充气展开绳网系统是依靠充气梁展开绳网进行目标捕获的航天器系统,具有更好的稳定性和可操控性.然而由于充气梁和绳网的大柔性变形以及捕获失稳自旋目标后的未知碰撞,使得捕获后的航天器姿态稳定控制困难.本文主要基于自抗扰控制解决了空间充气展开绳网系统捕获目标后的姿态稳定和消旋难题.首先,基于理想薄膜充压失效理论和绝对节点坐标方法建立充气展开绳网系统动力学模型,而后设计了航天器姿态稳定自抗扰控制器,用于实时估计并补偿系统捕获过程中未知惯量目标与捕获机构的碰撞干扰.仿真结果表明,动力学模型能够模拟捕获过程中充气梁的屈曲失效及碰撞特性,自抗扰控制器能够有效抑制碰撞带来的干扰,实现空间充气展开绳网系统捕获后的高精度姿态稳定控制,同时能够在有限时间内对自旋目标实现消旋.     

空间翻滚目标捕获的双滑模面控制律与地面微重力试验

本文研究了空间翻滚目标捕获任务中的相对姿轨耦合控制问题.为了提高系统在有界干扰、测量误差、控制受限、参数不确定等因素影响下的控制性能,设计了双滑模面姿轨耦合控制律,并证明了该控制律作用下闭环系统的稳定性.通过数学仿真与传统单滑模面控制律进行了对比分析,结果表明双滑模面控制律的能够显著减小稳态偏差和噪声.进一步,构建了地面微重力半物理试验系统,设计了轨道面内对翻滚目标逼近与跟踪的任务场景,通过半物理试验结果验证了双滑模面控制律在姿轨控全系统实时闭环、微重力动力学条件下的有效性.     

姿控发动机地面虚拟试验模型集成软件设计

以某型号姿控发动机地面试验系统为研究对象,进行了姿控发动机地面虚拟试验模型集成技术的研究;首先对建立的发动机地面试验系统的物理模型进行模块化分解,然后利用VC语言对各部件模型进行了计算机仿真和全系统的模型集成,建立了姿控发动机地面虚拟试验集成系统的软件平台;该平台能任意搭建局部级和系统级的姿控发动机地面虚拟试验系统,模拟发动机真实点火试验中各部件的工作状态;各部件的虚拟试验结果证明,该模型集成软件具有较高的仿真精度,达到了预期的目标.     

系留多旋翼无人机及其在战术通信中的应用

介绍多旋翼无人机的发展和特点,针对其在无线通信中继应用中存在的问题和局限性,创新地提出通过加装系留供电系统实现系留多旋翼无人机的基本方案。可持续稳定滞空飞行的特点,使系留多旋翼无人机更适用于构建战术通信的无线中继平台。结合军事应用需求,分析对比了在不同地形下,典型战术电台在地面直接通信和通过系留多旋翼无人机中继通信的距离预计值。对比结果表明,采用系留多旋翼无人机搭载战术电台构成的中继平台,可显著提升战术通信系统的通信覆盖能力,应用和发展前景广阔。     

故障注入技术在系留气球中的应用

本文首先讨论了常规测试和故障注入技术所运用的领域,其次介绍了故障注入技术的原理、分类,并根据在系留气球使用过程中碰到的各种问题,进行了研究分析,提出了相应的故障注入方法,最后通过故障注入试验,证明了方法的有效性。