Maneuver strategy of lifting reentry vehicle

An optimal maneuver strategy is proposed for lifting reentry vehicle to reach the maximum lateral range after reentering the atmosphere. Aiming at problems that too many co-state variables and difficulty in estimating the initial values of co-state variables,the equilibrium glide condition (EGC) is utilized to reduce the reentry motion equations and then the optimal maneuver strategy satisfied above performance index is derived. This maneuvering strategy is applied to the lifting reentry weapon platform CAV which was designed by America recently to realize both longitudinal and lateral trajectory design by controlling the attack angle and the bank angle respectively. The simulation result indicates that the maneuver strategy proposed enables CAV to reach favorable longitudinal range and lateral range.     

升力式再入飞行器多约束多阶段弹道优化设计

结合再入飞行器实际任务需要,以升力式再入飞行器机动突防弹道优化设计为研究目的,给出了多约束多阶段弹道优化模型,研究了弹道优化数值解法理论,将该多约束多阶段优化问题的多个阶段弹道优化模型统一于1个优化算法;采用直接法＋序列二次规划法解该优化问题,得到了满足相应约束的再入机动突防弹道.仿真结果表明,采用该方法能够进行升力式...     

升力式再入飞行器再入轨迹优化分析

在充分调研分析国内外轨迹优化方法的基础上,选择直接法将升力式再入飞行器的再入轨迹优化问题转化成参数优化问题,而后采用序列二次规划法来解该参数优化问题,并采用C＋＋语言编写了优化算法,最后进行了再入飞行器的最大射程轨迹优化分析.仿真结果表明,采用本文所述的方法能够对升力式再入飞行器这一类轨迹优化问题进行优化分析,并具有较...     

卫星和飞船跟踪测控站点的研究

运用全程测控模型,对卫星或飞船的运行轨道与地球赤道平面有固定夹角情况下,全程测控所需最少站点的个数进行研究.分别从夹角为0°、90°和其余情况3个方面给出结果,并在此基础上指出模型改进的方向.     

空间飞行器对接动力学的数值仿真研究

建立了有内导向瓣周边式对接机构的两空间飞行器对接过程中捕获阶段和缓冲阶段的对接动力学数学模型,进行了数值仿真。通过仿真计算可以验证缓冲系统的设计参数及对接策略。得到对接机构的相对位移和转角、缓冲系统的位移和转角、相互作用力等参数,从而可较全面地了解对接动力学过程,为缓冲系统的设计打下一个可信的基础。     

集群航天器网络发展现状及关键技术

为研究新兴集群航天器网络的发展现状及其亟需解决的关键技术难题,对目前该领域的文献进行了分析与总结.集群航天器是一种通过无线链路进行信息交互的,多航天器间协同工作的新型航天器构架,服务于未来日益复杂多样的空间探索任务.首先,结合卫星集群的定义,明晰了集群航天器网络的概念.然后,分析目前分布式协同工作的空间探索任务,阐述了集群航天器的发展历程,并从图论和轨道动力学角度描述了集群航天器网络的特征.最后,总结了集群航天器网络发展过程中亟需解决的关键技术难题,包括网络拓扑控制技术、路由技术、空间互联协议技术、协议跨层资源调配技术等,并结合其他领域研究热点提出了相应的发展建议.研究表明,集群航天器网络的技术研究尚处于初始阶段,仍有许多技术难题亟需解决,同时,成熟的互联网、移动传感器网络等可作为关键技术难题突破的参考.     

Technological advancements and promotion roles of Chang’e-3 lunar probe mission

The mission objective of Chang’e-3 lunar probe is to achieve our first soft-landing and roving exploration on celestial bodies beyond Earth.On the basis of analyzing technological characteristics in the probe development,key technology breakthroughs and technological promoting roles of Chang’e-3 are both described.     

航天器自主规划系统分析与设计

首先提出了一种包括规划与调度、执行以及执行监控与故障诊断的航天器自主控制系统。在此基础上,重点针对航天器分系统众多、组成复杂、知识表示困难的特点,提出了基于分层结构的航天器自主规划与调度系统的设计方法。该方法能够有效地表示和管理航天器的相关知识,并能根据给定的高级任务目标,结合自身状态进行推理,搜索出合理的指令序列,当发生故障或其他紧急情况时,能够进行重规划。     

Combined centralized and decentralized controlfor high precision spacecraft

The improved structural filter combined with Positive Position Feedback(PPF) controller is investigated for high-precision attitude control of flexible spacecraft which consists of rigid central body a...     

Large-angle attitude tracking maneuver of a spacecraft

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｍｏｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｐａｃｅｅｘｐｌｏｒｅｒｓ ,ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｔｏｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔ.Ａｔｔｉｔｕｄｅｔｒａｃｋｉｎｇｍａｎｅｕｖｅｒｐｒｏｂｌｅｍｉｓｏｎｅｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｕｂｊｅｃｔｓｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆｓｐａｃｅｃｒａｆｔｃｏｎｔｒｏｌ ,ｗｈｉｃｈｇｅｎｅｒａｌｌｙｒｅｑｕｉｒｅｓｍａｎｅｕｖｅｒｉｎｇｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｒｅｏｒｉｅｎｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｅｌｙ .Ｃｏｎｓｉ…     

组合体航天器的姿态无模型自适应控制

为解决转动惯量参数未知组合体航天器的姿态精确控制问题,基于无模型自适应控制方法设计了一种不依赖于航天器精确动力学模型的组合体航天器姿态无模型自适应控制算法.首先,基于单输入单输出离散时间系统的数据驱动控制方法推导得出无模型自适应控制方程;然后,将无模型自适应控制方法拓展到组合体航天器姿态控制中,设计应用于组合体航天器姿态控制的无模型控制器;此外,为了缩短控制收敛时间,结合组合体航天器动力学特性,对姿态无模型控制器的控制过程进行优化设计;最后,以在轨服务航天器目标抓捕后的操作为研究背景进行组合体航天器的无模型自适应控制算法和无模型控制过程优化算法的数学仿真,验证了算法的有效性和可行性.数学仿真结果表明:所设计的组合体航天器无模型自适应算法有效,能够实现惯性参数未知的组合体航天器的姿态精确控制;且通过无模型控制过程优化设计,可以实现组合体航天器姿态控制过程的快速收敛;同时,该算法具有较高的控制精度.     

ASUKF方法在航天器自主导航中的应用

针对自主导航过程中不确定的测量噪声和干扰的影响,提出了一种具有自适应能力的状态估计方法———ASUKF方法.该方法对非线性的状态方程进行超球面分布UT变换,对非线性的测量方程求取雅可比矩阵,同时在滤波迭代过程中引入自适应因子,从而在保持估计精度的条件下,降低了UKF算法的计算量,并使滤波器具有了自适应能力.将ASUKF方法应用于自主导航系统导航信息的估计过程中,仿真结果表明:其在保持导航信息估计精度的同时,提高了估计效率,克服了自主导航过程中不确定的噪声和随机干扰的影响.     

On orbit estimation of spacecraft dynamic property

Mass property of spacecraft needs to be estimated in certain circumstances.Based on the measurement of single point acceleration,angular acceleration and angular velocity,a discrete Kalman Filter(KF) based estimation method is developed to extract the inertia matrix and mass center.The simulation results show that the method can be used for continues online estimation without propellant consumption.Stability condition for the filter is given at last.     

充液挠性飞行器的变结构控制

给出了带有多个挠性附件的充液飞行器的动力学方程,针对此模型采用变结构控制方法设计了系统的控制器。控制任务包括操纵天线使之跟踪事先给定的运动规律,并保持星体在惯性空间稳定,同时有效地抑制附件的弹性振动。通过仿真算例验证了此控制律的有效性。     

在轨服务航天器任意轨道主动绕飞

针对在轨服务航天器对目标器进行全方位监测和抢修要求,根据速度脉冲转移算法进行了在轨服务航天器任意轨道的主动绕飞。文中将绕飞轨道周期分为N份,在每份时间内采用速度脉冲转移算法实现预定位置点间位置转移,进而完成整个预定轨道绕飞。接着进行了算法的误差分析,给出了实际选择最少脉冲数的方法以满足预定轨道制导精度。最后进行任意轨道主动绕飞的数学仿真。仿真结果表明该制导算法较常规算法节省能量,能有效地完成任意轨道的主动绕飞。     

新型制导律在变质心再入飞行器中的应用

研究了变质心再入飞行器动力学模型以及精确制导两方面的问题.基于分析力学中的虚位移原理,设计了一种再入飞行器新型最优制导律。采用解析法预测弹道落点,通过对最优虚位移的搜索,求解出总升力的最佳方向.推导了变质心动力学模型,以质量块为制导控制系统的执行机构,实现变质心再入飞行器的机动飞行.研究发现:质心变化引起的附加力矩是气动稳定力矩系数的函数;该制导律对过载并无要求。仿真结果表明:平均计算3次解析弹道即可完成一次制导指令,经制导控制后最终落点误差在10 m以内.     

充液挠性飞行器的变结构控制

给出了带有多个挠性附件的充液飞行器的动力学方程，针对此模型采用变结构控制方法设计了系统的控制器。控制任务包括操纵天线使之跟踪事先给定的运动规律，并保持星体在惯性空间稳定，同时有效地抑制附件的弹性振动。通过仿真算例验证了此控制律的有效性。     

基于MAS的航天器故障诊断系统模型

为了实现航天器故障处理的实时性、智能性,本文构建了基于MAS(Multi-Agent System)的航天器故障诊断系统模型。该结构通过分层实现了系统级诊断、缩小计算空间及加快隔离故障源。诊断智能体根据本系统的领域知识特点,建立自己的智能诊断模型,能够自主处理紧急故障;多个智能体能够协同并行地工作,提高了诊断速度。本文还构建了基于HLA(high level architecture)的故障诊断系统的仿真平台,通过仿真证明了该航天器故障诊断系统模型的优越性,也验证了仿真平台的可行性。     

非合作航天器相对姿态确定算法及地面试验

针对具有矩形结构的非合作航天器,采用坐标转换矩阵的姿态描述方法,推导了简单通用的单目视觉相对姿态确定算法．为验证相对姿态确定算法,基于MATLAB设计图像采集处理系统,采用STK设计目标模拟器,进而搭建了地面试验系统,并开展了非合作航天器轨道面内和轨道面外绕飞试验．试验结果表明相对姿态确定算法能够准确地获得非合作航天器的相对姿态变化．