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国家自然科学基金(11272346): 作品数：14 被引量：31H指数：4; 相关作者：唐国金黄海兵赵乾梁彦刚章胜更多>>; 相关机构：国防科技大学国防科学技术大学中国人民解放军69006部队更多>>; 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划国家高技术研究发展计划更多>>; 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术理学兵器科学与技术更多>>

环月轨道遥操作交会对接预测共享控制被引量：7: 2014年; 针对地面遥操作环月轨道航天器进行交会对接的情况,研究了大时延及复杂环境下的遥操作交会对接逼近段的轨道控制问题。结合月球轨道的力学特性,推导了环月轨道交会对接的相对动力学方程并建立了状态预测模型,利用测量信息对预测状态进行校正。基于人工势场理论,建立了人工势场函数,考虑时延和交会逼近过程中的安全性约束,设计了安全走廊和控制边界,并据此确定了人工势场的作用范围。通过状态预测,生成人工势场指令,将其与操作员的手控指令融合,形成了预测共享控制。最后,利用半实物仿真系统开展仿真试验,对文章所述方法进行了校验。仿真结果表明,采用人机联合的预测共享控制方法,能有效克服大时延及环境复杂多变的影响,抑制交会对接逼近过程中的轨迹发散,提高交会对接成功率和安全性。; 张波李海阳唐国金; 关键词：环月轨道人工势场

控制力矩陀螺辅助的空间站大角度姿态机动被引量：6: 2013年; 在推力器机动技术与零燃料机动(Zero Propellant Maneuver,ZPM)技术的基础上,提出了一种新的空间站大角度姿态机动技术概念——控制力矩陀螺辅助机动(Control Momentum Gyroscopes Assisting Maneuver,CMGs AM)技术。文章给出了CMGs AM燃料最优控制问题模型,在对燃料最优解控制结构分析的基础上,采用基于改进的伪谱结点法的求解策略,求解了CMGs AM燃料最优机动问题,与仅基于推力器机动的燃料最优解和空间站上的绕特征轴的常速率机动进行了比较,结果表明相对于推力器机动,CMGs AM技术更加节省燃料,并同时实现了机动始末动量管理模式的光滑连接;相对于ZPM机动,其机动时间大大缩短,同时具有更强的抵御干扰的能力。CMGs AM技术实现了对推力器技术与零燃料机动技术的高效综合,进一步丰富了空间站大角度机动技术。; 章胜黄海兵赵乾唐国金; 关键词：空间站大角度机动控制力矩陀螺燃料最优

空间站零燃料大角度姿态机动路径存在性分析: 2015年; 零燃料大角度姿态机动技术是新近应用在国际空间站的新概念姿态控制技术。构造了以控制力矩陀螺为执行机构的空间站姿态控制动力学模型,在此基础上,建立了空间站本体与控制力矩陀螺之间的角动量守恒关系。针对各类大角度姿态机动任务,通过分析空间站惯量参数与控制力矩陀螺性能参数之间的解析关系,得到了零燃料大角度姿态机动路径的存在性条件。通过规划算例验证了存在性分析的正确性。所提出的零燃料大角度姿态机动存在性条件,为姿态机动路径的存在性判断提供了便捷可行的方法,为零燃料大角度姿态机动技术未来在我国空间站实施的可行性论证提供重要的理论依据。; 赵乾黄海兵李毅; 关键词：路径规划控制力矩陀螺

考虑可观测度的反交会规避机动方法被引量：1: 2014年; 针对具有自主接近能力的航天器开展了反交会规避机动方法研究。建立了仅测角相对导航模型,随后利用状态估计误差给出了可观测度的定义,量化了可观测性指标。以可观测度为评价指标,提出基于虚拟轨道的可观测度计算方法,以可观测度梯度对规避机动方向进行优化,保证了规避机动使目标航天器的可观测性达到最大弱化,并给出了规避机动大小计算方法。给出了仿真算例,结果表明提出的方法能够使系统的可观测性明显减弱,达到了设计要求,为规避机动研究提供了一种新视角。; 于大腾王华李九人; 关键词：可观测度

控制力矩陀螺辅助机动路径快速规划研究: 2013年; 控制力矩陀螺辅助机动(Control Momentum Gyroscopes Assisting Maneuver,CMGs AM)作为新型的空间站大角度姿态机动技术,其对推力器机动技术与基于控制力矩陀螺(Control Momentum Gyroscopes,CMGs)的零燃料机动(Zero Propellant Maneuver,ZPM)技术进行了高效综合。为解决机动初始条件偏差等干扰的影响,提高CMGs AM机动的可靠性与灵活性,研究了燃料最优指标CMGs AM路径的快速规划。针对燃料最优解结构复杂、数值求解困难等问题,改进提出了变区间局部快速路径规划(Rapid Path Planning,RPP)方法,将区间时长扩充为优化变量,同时指定bang-off-bang的推力器控制规律,实现了优化CMGs AM路径的快速求解。; 章胜黄海兵赵乾唐国金; 关键词：空间站大角度姿态机动控制力矩陀螺

单框架控制力矩陀螺部分失效时的空间站姿态机动方法被引量：1: 2015年; 对金字塔构型单框架控制力矩陀螺(SGCMG)的失效特性进行分析。结合SGCMG部分失效的特点,构建运用Legendre伪谱法的重规划姿态机动路径求解方法。考虑SGCMG失效情况的不可预测性,设计自适应操纵律,该操纵律可以根据指令力矩与输出力矩的偏差对SGCMG的失效情况进行诊断,从而调节操纵律的内部参数,实现失效情况操纵律的自适应调节。仿真结果表明,采用姿态机动路径重规划算法与自适应操纵律,在控制力矩陀螺部分失效的情况下,仍可以实现空间站的大角度姿态机动。姿态机动方法可以有效应对空间站大角度姿态机动过程中可能出现的SGCMG部分失效情况,从而提高空间站姿态机动任务的安全性与可靠性。; 赵乾唐国金; 关键词：控制力矩陀螺路径规划操纵律

采用状态转移矩阵的拦截中段制导方法被引量：3: 2015年; 基于相对运动理论提出拦截中段制导方法。方法原理为,将拦截器初始轨迹与施加修正后的轨迹视为一主一从两空间目标,以相对运动理论描述从目标相对于主目标的运动规律,于是初始的修正量可由终点处相对状态求解。给出了一般形式的相对运动模型,运用几何法与变分法推导得到了J2摄动影响下相对运动的状态转移矩阵,在此基础上,提出了采用状态转移矩阵的拦截中段制导方法。仿真算例表明,提出的方法能够为工程实际中的拦截中段制导提供有效支持。; 柴华仲明梁彦刚; 关键词：中段制导 J2摄动

Reachable set modeling and engagement analysis of exoatmospheric interceptor被引量：1: 2014年; A novel reachable set（RS） model is developed within a framework of exoatmospheric interceptor engagement analysis. The boost phase steering scheme and trajectory distortion mechanism of the interceptor are firstly explored. A mathematical model of the distorted RS is then formulated through a dimension–reduction analysis. By treating the outer boundary of the RS on sphere surface as a spherical convex hull, two relevant theorems are proposed and the RS envelope is depicted by the computational geometry theory. Based on RS model, the algorithms of intercept window analysis and launch parameters determination are proposed, and numerical simulations are carried out for interceptors with different energy or launch points. Results show that the proposed method can avoid intensive on-line computation and provide an accurate and effective approach for interceptor engagement analysis. The suggested RS model also serves as a ready reference to other related problems such as interceptor effectiveness evaluation and platform disposition.; Chai HuaLiang YangangChen LeiTang Guojin

空间站零燃料姿态机动仿真系统设计与实现被引量：2: 2015年; 采用控制力矩陀螺实现的姿态机动,无需消耗燃料,被称为零燃料姿态机动。为研究零燃料姿态机动,设计并实现了空间站零燃料姿态机动数值仿真系统,考虑了陀螺框架角速度限制等工程约束,引入了姿态敏感器、陀螺框架角等误差因素;对规划的姿态机动路径进行仿真,通过验证陀螺是否发生饱和,判断机动路径的可行性。数值仿真结果表明,通过控制器设计,数值仿真系统满足姿态控制精度和稳定性的要求,可作为空间站零燃料大角度姿态机动路径规划结果的仿真验证平台。; 于沫尧黄海兵; 关键词：空间站控制力矩陀螺仿真验证

考虑轨控调姿的共面椭圆轨道寻的交会: 2015年; 在交会对接寻的段,为了保证自主测量导航设备的连续跟踪和追踪航天器飞行姿态的稳定,要求寻的段尽量采用水平脉冲进行控制,使对地定向的追踪航天器在寻的轨控期间尽量不调姿或调整的姿态角尽量小。本文考虑轨控前调姿的航天器两脉冲寻的交会问题,提出了轨控调姿定量指标并给出了物理解释和数学定义。根据轨控调姿位置和次数不同,将问题分为首脉冲不调姿、末脉冲不调姿、两次均不调姿和两次均调姿等4类。对于前3类问题,提出迭代求解算法;对于第4类问题,提出非线性规划求解算法。最后,将调姿指标和特征速度的等值曲线叠加,提出了"交会参数设计图",可以快速直观地筛选出满足期望指标的交会参数集,辅助交会策略的制定。仿真结果验证了本文提出方法的有效性。; 尤岳王华唐国金

国家自然科学基金(11272346)

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