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自主交会逼近段的模糊/PID混合控制

宇航学报 2010年第3期31卷 774-779页

作者：李九人唐国金李海阳国防科技大学航天与材料工程学院105教研室长沙410073

采用模糊/PID混合控制技术,对自主交会逼近段的轨道控制进行了研究。将逼近段轨道控制解耦为三个独立通道的控制,并分别设计了逼近段轨道控制的模糊控制器、PID控制器和模糊/PID混合控制器。在考虑导航和控制误差情况下,对模糊控制器、... 详细信息

采用模糊/PID混合控制技术,对自主交会逼近段的轨道控制进行了研究。将逼近段轨道控制解耦为三个独立通道的控制,并分别设计了逼近段轨道控制的模糊控制器、PID控制器和模糊/PID混合控制器。在考虑导航和控制误差情况下,对模糊控制器、PID控制器和模糊/PID混合控制器的轨道控制情况进行了数值仿真,并对三种控制器的轨道稳定性和燃料消耗情况进行了比较。仿真结果表明,模糊/PID混合控制器的最后逼近相对运动轨迹比模糊控制器更稳定,同时燃料消耗更少。

关键词：自主交会逼近段模糊控制 PID控制模糊/PID混合控制

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仅测角导航的自主交会闭环控制偏差分析

宇航学报 2012年第6期33卷 705-712页

作者：李九人李海阳唐国金国防科技大学航天与材料工程学院1301教研室长沙410073

基于仅测角的相对导航技术是降低航天器相对导航系统复杂性和成本的有效手段。在仅测角相对导航模式下,对自主交会闭环控制过程的状态偏差进行了分析和仿真。基于相对动力学方程,建立了以仅测角为测量参数的非合作式相对导航模型。采用... 详细信息

基于仅测角的相对导航技术是降低航天器相对导航系统复杂性和成本的有效手段。在仅测角相对导航模式下,对自主交会闭环控制过程的状态偏差进行了分析和仿真。基于相对动力学方程,建立了以仅测角为测量参数的非合作式相对导航模型。采用脉冲闭环控制方式,对追踪器在仅测角导航条件下的相对导航协方差及相对运动轨迹控制协方差进行了分析。最后,采用数值仿真手段,对自主交会闭环控制过程的导航和轨迹控制协方差特性进行了分析,并通过100次Monte Carlo打靶仿真验证了轨迹控制协方差分析的正确性。

关键词：自主交会相对导航闭环控制仅测角协方差

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对无控旋转目标逼近的自适应滑模控制

宇航学报 2011年第4期32卷 815-822页

作者：李九人李海阳唐国金国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

对追踪器逼近无控旋转目标器的轨迹和姿态六自由度控制问题进行了研究。基于适用于任意偏心率的航天器相对运动轨道和姿态动力学模型,对追踪器逼近无控旋转目标的参考轨迹和参考姿态进行了分析与设计,推导了一种用于六自由度逼近控制的... 详细信息

对追踪器逼近无控旋转目标器的轨迹和姿态六自由度控制问题进行了研究。基于适用于任意偏心率的航天器相对运动轨道和姿态动力学模型,对追踪器逼近无控旋转目标的参考轨迹和参考姿态进行了分析与设计,推导了一种用于六自由度逼近控制的自适应滑模控制器。通过仿真分析,证明了所设计的逼近参考轨迹和参考姿态的合理性,同时验证了自适应滑模控制器的有效性。

关键词：航天器空间交会相对运动轨迹姿态自适应滑模控制

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基于SRUKF的偏心仅测角相对导航方法

宇航学报 2016年第11期37卷 1312-1322页

作者：尤岳王华 Christophe Paccolat 李九人国防科学技术大学航天科学与工程学院长沙410073 瑞士联邦理工学院瑞士宇航中心载人航天总体研究论证中心北京100094

针对以单个光学/红外相机作为相对导航敏感器的航天器,提出采用相机偏心安装和平方根无损卡尔曼滤波(SRUKF)两种方法,解决自主交会时中远距离和近距离全过程的仅测角导航(AON)问题。在观测相机安装时,人为设置一个分米量级的安装偏心,... 详细信息

针对以单个光学/红外相机作为相对导航敏感器的航天器,提出采用相机偏心安装和平方根无损卡尔曼滤波(SRUKF)两种方法,解决自主交会时中远距离和近距离全过程的仅测角导航(AON)问题。在观测相机安装时,人为设置一个分米量级的安装偏心,按照观测距离分段建立相机观测模型并推导了观测敏感矩阵,从理论上证明了径向和法向相机安装偏心可以改善近距离v-bar相对位置保持点的观测度,并且对远距离导航精度没影响。构建了基于SRUKF的仅测角导航方法,该方法不需要强制要求初始估计误差满足小量假设和零均值高斯分布假设。经算例验证,在远距离时,采用本文提出的仅测角导航方法,其导航精度比传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法提高了一倍,计算负载降低了约10%;在近距离时,解决了仅测角导航v-bar相对位置保持点不可观测问题;并且当初始估计误差呈非高斯特性时,依然可以实现对相对距离的无偏估计。

关键词：仅测角导航自主交会平方根无损卡尔曼滤波非高斯噪声

平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航的空间交会闭环协方差分析方法

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国防科技大学学报 2017年第4期39卷 33-39页

作者：尤岳王华 Christophe Paccolat 李九人国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073 瑞士联邦理工学院瑞士空间中心载人航天总体研究论证中心北京100094

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲H... 详细信息

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。算例验证结果表明:提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好地吻合;该方法适用于采用传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存在一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型的计算速度要比基于EKF的协方差分析模型的大10%。

关键词：平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航闭环协方差分析空间交会

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空间紧急救援轨道总体分析与设计

空间紧急救援轨道总体分析与设计

作者：李九人国防科学技术大学

学位级别：硕士

在轨运行的航天器出现故障时,如果能够从地面发射救援飞行器及时进行救援,则可能避免重大损失。本文对空间紧急救援任务的发射窗口、轨道控制方法等进行了较系统的分析,主要内容包括以下几个方面:1、分析了空间紧急救援的意义,对空间紧... 详细信息

在轨运行的航天器出现故障时,如果能够从地面发射救援飞行器及时进行救援,则可能避免重大损失。本文对空间紧急救援任务的发射窗口、轨道控制方法等进行了较系统的分析,主要内容包括以下几个方面:1、分析了空间紧急救援的意义,对空间紧急救援中涉及的大机动、快速交会和自主交会等关键技术进行了论述;对空间紧急救援任务过程进行了阶段划分,并概括了各阶段的任务和特性;归纳和总结了空间交会的动力学模型。2、解析推导了空间紧急发射任务的发射窗口,研究了机动布署策略。将紧急发射任务发射窗口问题分解为平面窗口问题和相位窗口问题,分别建立了平面窗口和相位窗口的解析求解模型,导出了发射窗口的解析解。以发射窗口的解析解为基础,对机动发射车的布署做出了分析。3、对寻的段和近距离交会段的制导和控制策略进行了研究。在寻的段,给出了C-W制导的两种修正算法和Lambert制导的两种修正算法,采用这些算法分别进行了制导计算,并对其进行了比较分析。另外,在接近段采用二脉冲制导,在最后逼近段采用视线制导算法进行轨道控制,并对其进行了仿真分析。4、开发了空间紧急救援轨道仿真系统。利用面向对象建模语言UML对仿真系统进行了建模,采用C++面向对象程序语言,在VC++6.0集成开发环境下对软件进行了开发,实现了初步的紧急救援发射任务规划、轨道方案仿真和可视化演示功能。本文工作是对空间紧急救援任务的初步论证和可行性分析。研究表明空间紧急救援任务在技术上具有可行性,但与通常的空间交会任务不同,有很多新问题需要进一步研究。

关键词：空间紧急救援大机动快速交会自主交会发射窗口制导仿真

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空间救援发射窗口分析

国防科技大学学报 2008年第1期30卷 10-14页

作者：李九人李海阳蒋自成国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

从发射窗口的基本特性出发,推导了空间救援任务发射窗口的解析求解方法。将空间救援发射窗口问题分解为平面窗口问题和相位窗口问题,分别建立了平面窗口与相位窗口的解析求解模型,最后获得了发射窗口解析解。用直观曲线描述了同一经度... 详细信息

从发射窗口的基本特性出发,推导了空间救援任务发射窗口的解析求解方法。将空间救援发射窗口问题分解为平面窗口问题和相位窗口问题,分别建立了平面窗口与相位窗口的解析求解模型,最后获得了发射窗口解析解。用直观曲线描述了同一经度的不同纬度所有发射点对应的发射窗口,为空间救援任务发射窗口的分析和快速计算提供了基础。

关键词：空间救援发射窗口平面窗口相位窗口

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基于闭环控制的自主交会多目标最优轨迹设计

中国科学：技术科学 2012年第2期42卷 195-201页

作者：李九人李海阳唐国金国防科技大学航天与材料工程学院1301教研室长沙410073

对闭环控制条件下的自主交会多目标最优轨迹设计方法进行了研究.基于相对动力学方程,建立了以仅测角为测量参数的相对导航模型;根据线性协方差分析方法,对追踪器在仅测角条件下的相对导航及相对运动轨迹控制偏差进行了分析,并以此为基础... 详细信息

对闭环控制条件下的自主交会多目标最优轨迹设计方法进行了研究.基于相对动力学方程,建立了以仅测角为测量参数的相对导航模型;根据线性协方差分析方法,对追踪器在仅测角条件下的相对导航及相对运动轨迹控制偏差进行了分析,并以此为基础,建立了评价自主交会轨迹鲁棒性的指标.采用NSGA-II多目标遗传算法,对考虑燃料消耗和轨迹鲁棒性的多目标最优自主交会轨迹设计问题进行了求解.最后,通过MonteCarlo打靶仿真验证了协方差分析结果的正确性,并对Pareto可行解集中的相对位置鲁棒性最优解进行了仿真验证.

关键词：自主交会相对导航闭环控制多目标优化模型鲁棒性

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空间紧急救援发射点机动布置研究

宇航学报 2009年第1期30卷 373-377页

作者：李九人李海阳国防科技大学航天与材料工程学院长沙410073

在轨运行的航天器出现故障时,如果能够及时从地面发射救援飞行器对其进行救援,则可能避免重大损失。因航天器出现故障的具体时间无法预知,被救援的目标也可能是多个对象(如星座)之一,所以被救援对象的相位难以确定。故单个固定发射点通... 详细信息

在轨运行的航天器出现故障时,如果能够及时从地面发射救援飞行器对其进行救援,则可能避免重大损失。因航天器出现故障的具体时间无法预知,被救援的目标也可能是多个对象(如星座)之一,所以被救援对象的相位难以确定。故单个固定发射点通常不能满足紧急救援发射任务的要求,需要多个发射点同时合理机动布置,以具备对目标全相位救援的能力。本文计算了要实现全相位救援时所需的最少发射点数量;研究了两种不同约束条件下的发射点机动布置方案;通过仿真计算验证了布置方案的正确性。

关键词：空间紧急救援发射点发射窗口机动布置