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面向集群飞行的微小卫星姿态容差估计与快速精细控制方法

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控制理论与应用 2023年第12期40卷 2247-2256页

作者：陈小前冉德超曹璐军事科学院北京100091 军事科学院国防科技创新研究院北京100071

针对微小卫星集群执行空间非合作目标操控等任务时对单星自身姿态的确定与快速控制问题,本文提出了一种容差估计与快速精细控制方法.该容差估计方法设计了一种鲁棒性强的中心误差熵稀疏高斯埃尔米特求积滤波器,实现了厚尾非高斯测量噪... 详细信息

针对微小卫星集群执行空间非合作目标操控等任务时对单星自身姿态的确定与快速控制问题,本文提出了一种容差估计与快速精细控制方法.该容差估计方法设计了一种鲁棒性强的中心误差熵稀疏高斯埃尔米特求积滤波器,实现了厚尾非高斯测量噪声作用下的姿态高精度估计.此外,该方法基于一种新的预定时间姿态跟踪精细控制器设计而成,在预定时间内精确估计并精细补偿了姿态动力学模型误差,并在执行器控制能力受限条件下实现了对高动态强时变姿态轨迹的预定时间跟踪控制,率先同时解决了执行器能力受限与姿态预定时间控制问题.将该方法应用于某型微小卫星姿态控制系统设计,仿真结果表明该方法能显著地提高姿态估计精度与姿态跟踪控制速率.

关键词：微小卫星执行器受限干扰抑制中心误差熵厚尾非高斯噪声精细补偿预定时间控制

基于自适应二阶终端滑模的航天器有限时间姿态机动算法

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国防科技大学学报 2017年第1期39卷 6-10页

作者：冉德超倪庆绳涛陈小前国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

针对航天器有限时间姿态机动问题,提出一种自适应二阶终端滑模控制算法。设计一种终端滑模面,保证系统状态能够在有限时间内沿滑模面收敛到系统原点;为克服系统抖振,设计了二阶终端滑模控制器,并采用参数自适应估计项补偿系统中的外部... 详细信息

针对航天器有限时间姿态机动问题,提出一种自适应二阶终端滑模控制算法。设计一种终端滑模面,保证系统状态能够在有限时间内沿滑模面收敛到系统原点;为克服系统抖振,设计了二阶终端滑模控制器,并采用参数自适应估计项补偿系统中的外部干扰力矩。基于Lyapunov函数法证明了二阶自适应终端滑模控制器能够保证闭环系统实际有限时间稳定。仿真结果表明,提出的姿态机动算法响应速度快、精度高,能够有效实现对系统抖振和外部干扰的抑制,具有重要的科学意义和工程应用价值。

关键词：航天器姿态机动二阶终端滑模有限时间控制自适应估计

纳米ZnO/PS复合材料的制备及光降解性能研究

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纳米ZnO/PS复合材料的制备及光降解性能研究

作者：冉德超重庆工商大学

学位级别：硕士

目前,有关无机纳米粒子复合有机高分子聚合物的研究已经成为国内外的研究热点,即通过无机纳米粒子与有机高分子聚合物复合来改善和提高双方的各种性能。本文利用无机纳米粒子ZnO与有机高分子聚合物聚苯乙烯(PS)高速共混,制备了纳米ZnO/P... 详细信息

目前,有关无机纳米粒子复合有机高分子聚合物的研究已经成为国内外的研究热点,即通过无机纳米粒子与有机高分子聚合物复合来改善和提高双方的各种性能。本文利用无机纳米粒子ZnO与有机高分子聚合物聚苯乙烯(PS)高速共混,制备了纳米ZnO/PS复合材料,充分利用纳米ZnO的光催化氧化性能来提高PS的光催化降解性能;由于纳米ZnO的禁带宽度为3.37eV,只可利用≤368.8nm范围的紫外光,因此有必要对其进行掺杂,降低其禁带宽度,增加其利用光的范围。因此本实验主要从以下三个方面进行研究。(1)纳米ZnO/PS粉末光催化性能研究,利用正交实验确定反应的最佳条件为纳米ZnO:PS为1:1,焙烧温度为300℃,焙烧时间为0.5h,所得的样品在可见光条件下对甲基橙的5h降解率为17.2%,较纯纳米ZnO的8%有所提高。SEM表明复合PS之后的纳米ZnO的分散性良好,表面包覆了少许有机物。但样品在紫外光条件下对甲基橙的5h降解率要低于纯纳米ZnO对甲基橙的降解率。通过对复合粉末的光催化反应动力学研究发现,纳米ZnO和复合材料在可见光或紫外光条件下对甲基橙的降解均符合一级反应动力学方程。(2)利用纳米ZnO与聚苯乙烯(PS)高速共混法制备了一种在紫外光下具有自降解性能的复合薄膜。分析表明经过KH570处理的纳米ZnO与PS通过化学键的方式桥联在一起。TG分析表明,复合薄膜的耐热性较PS有所提高;SEM图像显示0.5wt%ZnO在PS薄膜表面分布均匀,经过UV照射后薄膜表面出现光腐蚀现象。复合薄膜紫外光自降解实验表明:0.5wt%ZnO/PS薄膜在15w的紫外灯照射下,15天的自降解率达到3.7150%。(3)以二水醋酸锌和九水硝酸铁为原料,通过溶胶-凝胶法制备了Fe掺杂纳米ZnO,然后通过溶液共混的方法制备了Fe/ZnO/PS复合薄膜,利用XRD、IR、TG、SEM、UV-Vis和荧光光谱对薄膜进行结构分析。并对薄膜在紫外光下的自降解性能进行了研究,发现Fe掺杂纳米ZnO/PS薄膜在15w紫外灯下连续照射15天后的光降解率为4.7363%,较纯纳米ZnO/PS薄膜的光降解率提高了1.0213%。

关键词：纳米ZnO 聚苯乙烯(PS) 复合材料自降解

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纳米ZnO/PS薄膜的制备及光降解性能

环境工程学报 2013年第1期7卷 242-246页

作者：傅敏冉德超汤敏郝丽萌皮俊敏重庆工商大学环境与生物工程学院重庆400067 山东省济南市生活废弃物处理中心济南250031 綦江县环保局环境监测站重庆401420

利用纳米ZnO与聚苯乙烯(PS)高速共混法制备了一种在紫外光下具有自降解性能的复合薄膜。分析表明,经过KH570处理的纳米ZnO与PS通过化学键的方式桥联在一起。TG分析表明,复合薄膜的耐热性较PS有所提高;SEM图像显示0.5 wt%ZnO在PS薄膜表... 详细信息

利用纳米ZnO与聚苯乙烯(PS)高速共混法制备了一种在紫外光下具有自降解性能的复合薄膜。分析表明,经过KH570处理的纳米ZnO与PS通过化学键的方式桥联在一起。TG分析表明,复合薄膜的耐热性较PS有所提高;SEM图像显示0.5 wt%ZnO在PS薄膜表面分布均匀,经过UV照射后薄膜表面出现光腐蚀现象。复合薄膜紫外光自降解实验表明:0.5 wt%ZnO/PS薄膜在15 W的紫外灯照射下,15 d的自降解率为3.715%。

关键词：纳米ZnO PS 复合薄膜自降解

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济南城市生活垃圾强制分类探讨

中国人口·资源与环境 2017年第S2期27卷 156-159页

作者：冉德超赵坤臧国津济南市生活废弃物处理中心山东济南250000 济南市城肥清运管理二处山东济南250001

生活垃圾强制分类的实施对改善城乡环境,促进资源回收利用,加快资源节约型和环境友好型社会建设,提高新型城镇化质量和生态文明建设水平具有重要意义。文章通过分析国内外部分城市生活垃圾分类特点,结合济南市分类现状,对存在问题提出... 详细信息

生活垃圾强制分类的实施对改善城乡环境,促进资源回收利用,加快资源节约型和环境友好型社会建设,提高新型城镇化质量和生态文明建设水平具有重要意义。文章通过分析国内外部分城市生活垃圾分类特点,结合济南市分类现状,对存在问题提出强制分类的建议:首先,应尽快出台垃圾强制分类的精细化管理法规;其次,可对部分居民消费品引入产品全生命周期制,鼓励企业回收再利用;再次,应多渠道加强垃圾分类的宣传教育引导,将垃圾分类知识纳入素质教育考核,逐步转变居民思想观念;第四,应大力吸引社会资本,建设完善、便利的垃圾分类配套体系;最后,通过试点逐步推广,辅以严格执法管理,实现垃圾分类习惯的形成与分类行为的长期维持。

关键词：生活垃圾济南强制分类回收利用

航天器姿态控制系统故障诊断与容错控制技术研究

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航天器姿态控制系统故障诊断与容错控制技术研究

作者：冉德超国防科学技术大学

学位级别：硕士

随着航天器任务的不断拓展,航天器结构和功能越来越复杂,敏感器和执行器的配置数量也不断增加。但是,由于元器件设计水平、加工工艺水平和成本限制等客观因素的存在,也无疑增加了航天器故障发生的概率,降低了系统的可靠性。故障诊断与... 详细信息

随着航天器任务的不断拓展,航天器结构和功能越来越复杂,敏感器和执行器的配置数量也不断增加。但是,由于元器件设计水平、加工工艺水平和成本限制等客观因素的存在,也无疑增加了航天器故障发生的概率,降低了系统的可靠性。故障诊断与容错控制技术为提高航天器系统的可靠性和安全性开辟了一条新的途径。本文以航天器姿控系统为应用对象,对航天器故障诊断与容错控制理论进行了初步的研究,主要内容如下:研究了基于滑模观测器的故障检测与诊断方法。首先,介绍了基于滑模观测器的故障诊断原理,并给出了Walcott-Zak观测器的设计方法。然后,利用Walcott-Zak观测器模型,设计了一种针对非线性姿态动力学模型的故障观测器,借助观测器的残差信号实现了执行器故障检测;为了能够实时辨别故障类型、估计故障的严重程度,在不考虑系统外部扰动的情况下,提出了一种基于滑模观测器的故障重构方法,并利用等效注入原理实现了故障重构。研究了基于自适应滑模观测器的故障重构方法。航天器在轨运行过程中,外部扰动对航天器的影响往往难以忽略。针对航天器姿态动力学模型中存在外部扰动的情形,提出了一种基于自适应滑模观测器的故障重构方法。该方法通过引入自适应估计算法,对执行器故障进行实时检测与估计,同时利用滑模控制的不连续项抑制系统中的外部扰动,消除未知输入对故障重构的影响,实现了执行器故障的精确重构。研究了基于Terminal滑模的自适应主动容错控制方法。针对航天器外部扰动上界已知的情形,充分利用姿控系统中执行器的硬件冗余条件,提出了一种基于Terminal滑模的主动容错控制方法。该方法不仅满足了系统对容错性能的要求,而且能够保证系统状态在有限时间内收敛到平衡点。考虑到传统的Terminal滑模对系统初始状态的偏差比较敏感,而且航天器转动惯量具有时变特性以及系统扰动的上界不易获知,提出了一种将自适应方法和快速Terminal滑模控制相结合的容错控制方法。该方法通过引入参数在线自适应调整技术,不仅使系统具有良好的容错能力,而且提高了系统对扰动的鲁棒性。研究了基于Terminal滑模的模糊被动容错控制方法。针对执行器故障信息未知的情形,提出了一种了基于Terminal滑模的模糊容错控制方法。该方法利用T-S模糊模型的逼近功能估计姿态动力学模型中的不确定项,并采用自适应方法对模糊逼近误差和由执行器故障引起的系统扰动进行在线估计,消除了控制器对故障信息的依赖。通过采用快速Terminal滑模面,不仅加快了系统的收敛速度,而且提高了系统对初始状态偏差的鲁棒性。本文提出的故障诊断与容错控制方法,对不同的执行器故障均表现出良好的鲁棒性,能够满足航天器完成快速、高精度姿态控制任务的要求,有助于提高航天器系统的可靠性。本文的研究工作可以为航天器姿控系统故障诊断与容错控制技术的发展提供一定的方案参考和技术支持。

关键词：航天器姿态控制系统故障诊断容错控制滑模观测器有限时间稳定 Terminal滑模模糊逼近原理

青岛城市土壤重金属的形态分布及影响因素分析

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环境化学 2011年第3期30卷 652-657页

作者：钱翌张玮冉德超青岛科技大学环境与安全工程学院青岛266042 重庆工商大学环境与生物工程学院重庆400067

选取青岛市不同功能区63个代表性的表层土壤样品,分析了其重金属元素的含量和存在形态.结果表明,青岛城市土壤中Cu、Zn、Pb、Cd均受到不同程度的污染,其中Cd属于重度污染,土壤重金属累积污染程度为Cd>Zn>Cu>***和Zn主要以残渣态为主,Pb... 详细信息

选取青岛市不同功能区63个代表性的表层土壤样品,分析了其重金属元素的含量和存在形态.结果表明,青岛城市土壤中Cu、Zn、Pb、Cd均受到不同程度的污染,其中Cd属于重度污染,土壤重金属累积污染程度为Cd>Zn>Cu>***和Zn主要以残渣态为主,Pb主要以残渣态和铁锰氧化态为主,Cd主要以残渣态和有机结合态为主;土壤重金属总量和物理化学性质对各种化学形态重金属含量影响程度明显不同,通过逐步回归方法确定主要影响因子.

关键词：重金属含量形态逐步回归

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微纳卫星姿态确定与控制半实物仿真系统设计

国防科技大学学报 2016年第5期38卷 72-77页

作者：绳涛白玉铸何亮冉德超赵勇国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

航天器姿态控制系统需要特殊的运行环境,在地面很难考核,这给系统可靠性带来一定的风险。针对微纳卫星的特点,设计并研制了一套面向微纳卫星的姿态确定与控制半实物仿真系统。该系统通过数字化模型模拟卫星姿态轨道运动、敏感器模型产... 详细信息

航天器姿态控制系统需要特殊的运行环境,在地面很难考核,这给系统可靠性带来一定的风险。针对微纳卫星的特点,设计并研制了一套面向微纳卫星的姿态确定与控制半实物仿真系统。该系统通过数字化模型模拟卫星姿态轨道运动、敏感器模型产生敏感器测量数据、执行器模型生成控制力矩、敏感器模拟器实现通信协议,最终实现姿态控制系统的全系统仿真。这套系统可以接入卫星控制系统回路,实现对姿控系统软件、硬件的考核,同时验证算法的性能。基于该系统,对天拓三号卫星姿控系统进行地面半实物仿真,并对比在轨试验数据,结果表明系统设计合理,仿真结果可信。

关键词：微纳卫星姿态控制系统半实物仿真天拓三号

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济南市建筑垃圾处置管理展望

再生资源与循环经济 2022年第6期15卷 25-27页

作者：冉德超王宝华孟凯济南市渣土处置中心山东济南250002

分析了济南市建筑垃圾产生和处置现状,结合相关政策法规及建筑垃圾处置发展趋势,指出了济南市建筑垃圾处置管理存在问题,提出了建筑垃圾分类和资源化综合利用是必然的发展趋势,为今后济南市建筑垃圾的可持续发展管理提供支撑。

关键词：建筑垃圾管理全过程分类资源化