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双刚体航天器姿态运动规划的样条逼近方法

中国科学：物理学、力学、天文学 2013年第4期43卷 407-414页

作者：戈新生郭正雄北京信息科技大学机电工程学院北京100192 中国科学院力学研究所北京100190

双刚体航天器系统在无外力矩作用时,其姿态运动可通过连接双刚体航天器的关节铰进行控制,这种关节铰可由球铰或万向节铰构成.本文利用系统相对于总质心的动量矩守恒这一特性研究了双刚体航天器的三维姿态运动控制问题.分别导出带球铰和... 详细信息

双刚体航天器系统在无外力矩作用时,其姿态运动可通过连接双刚体航天器的关节铰进行控制,这种关节铰可由球铰或万向节铰构成.本文利用系统相对于总质心的动量矩守恒这一特性研究了双刚体航天器的三维姿态运动控制问题.分别导出带球铰和万向节铰连接的双刚体航天器系统三维姿态运动控制模型,并将系统的姿态运动控制问题转化为无漂移系统的运动规划问题.利用最优控制和样条逼近方法,在控制输入的样条逼近中引入粒子群算法,提出基于样条逼近的最优运动规划数值算法.运动规划的最优控制是光滑的,且初值和终值均为零,通过数值仿真,表明该方法对带球铰和万向节铰连接的双刚体航天器三维姿态运动规划是有效的.

关键词：双刚体航天器姿态运动运动规划样条逼近粒子群算法

航天器太阳帆板伸展过程最优控制的数值逼近方法

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力学季刊 2012年第3期33卷 359-366页

作者：戈新生郭正雄北京信息科技大学机电工程学院北京100192 中国科学院力学研究所北京100190

讨论航天器太阳帆板伸展过程中航天器姿态运动的最优控制问题。利用多体动力学方法导出带太阳帆板航天器姿态运动方程。在系统角动量为零的情况下,带太阳帆板航天器系统的姿态运动控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。航... 详细信息

讨论航天器太阳帆板伸展过程中航天器姿态运动的最优控制问题。利用多体动力学方法导出带太阳帆板航天器姿态运动方程。在系统角动量为零的情况下,带太阳帆板航天器系统的姿态运动控制问题可转化为无漂移系统的非完整运动规划问题。航天器太阳帆板伸展过程控制输入通过样条逼近或曲线拟合确定,并利用粒子群优化算法寻求最优控制输入。该方法克服了以往文献中控制输入在初始和终止时刻不为零的情况。数值仿真表明该方法对航天器太阳帆板展开姿态控制问题是有效的。

关键词：多体动力学航天器太阳帆板最优控制粒子群算法样条逼近曲线拟合

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低轨航天器磁推进方法

宇航学报 2012年第7期33卷 984-990页

作者：刘开磊李文皓张珩肖歆昕郭正雄中国科学院力学研究所北京100190

基于地球空间磁场的磁作用效应,提出了一类低轨航天器无工质消耗的磁推进方法,并对航天器的高度保持进行了研究。该方法具有作用机理明晰、物理结构简单、控制策略灵活等特征。以磁场对磁体作用的磁矩理论为基础,建立了带磁航天器飞行... 详细信息

基于地球空间磁场的磁作用效应,提出了一类低轨航天器无工质消耗的磁推进方法,并对航天器的高度保持进行了研究。该方法具有作用机理明晰、物理结构简单、控制策略灵活等特征。以磁场对磁体作用的磁矩理论为基础,建立了带磁航天器飞行的磁推力模型,提出了基于磁力线追踪策略的轨道高度保持方法。利用熟知的IGRF11地磁模型,通过数值仿真计算,验证了磁推进方法对于600～1000km圆轨道航天器进行高度保持的有效性。

关键词：无质消耗推进空间磁推进轨道高度保持

基于低压直流供电技术的市政路灯与电动汽车充电桩一体化系统

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电网技术 2014年第3期38卷 571-575页

作者：殷树刚刘建明赵羡龙郭正雄吕天光中国电力科学研究院北京市海淀区100192 国家电网公司科技部北京市西城区100031 北京南瑞智芯微电子科技有限公司北京市昌平区100220 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海市闵行区200240

针对电动汽车充放电设施建设滞后的问题,基于LED路灯和电动汽车充电都有把交流电转换为直流电的实际需求,提出在进行市政路灯节能改造时,对220V交流电进行集中整流,同步建设一体化充电桩的节能技术方案。广泛分布于城市街道的一体化充... 详细信息

针对电动汽车充放电设施建设滞后的问题,基于LED路灯和电动汽车充电都有把交流电转换为直流电的实际需求,提出在进行市政路灯节能改造时,对220V交流电进行集中整流,同步建设一体化充电桩的节能技术方案。广泛分布于城市街道的一体化充电桩在保证道路高效照明的同时,为电动汽车充放电提供方便的接口,并且具有保护、监测、控制、通信、计量等功能,便于主站系统实现对路灯和电动汽车充放电状态的远程监测和控制。在对市政路灯供电线路规模化改造的基础上,可以建设大范围的低压直流供电网络,从而广泛吸纳光伏等新能源发电,最终形成城市智能充电网络。该方案能有效提高能源利用效率,并有力推动电动汽车的推广,效益分析表明该节案具有良好的应用和推广价值。

关键词：低压直流供电 LED市政路灯直流充电桩节能减排

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地球大气边缘高超声速飞行再入点调整方法

宇航学报 2013年第7期34卷 946-954页

作者：郭正雄张珩肖歆昕李文皓刘开磊马欢中国科学院力学研究所北京100190

分析环境波动对地球大气边缘高超声速飞行的影响,论证了利用微弱气动力实现再入点调整的可能性。提出神经网络I-PIDA姿态控制策略,控制力矩由脉宽调制驱动的反作用推力器实现,利用模糊预测制导的方法实现再入点的精确调整。仿真算例说... 详细信息

分析环境波动对地球大气边缘高超声速飞行的影响,论证了利用微弱气动力实现再入点调整的可能性。提出神经网络I-PIDA姿态控制策略,控制力矩由脉宽调制驱动的反作用推力器实现,利用模糊预测制导的方法实现再入点的精确调整。仿真算例说明该方法可以实现姿态跟踪和再入点的位置调整,并具有较强的鲁棒性。

关键词：地球大气边缘高超声速再入点调整神经网络I-PIDA 模糊预测制导

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环境因素对远程近空间高超声速飞行的影响

飞行力学 2013年第1期31卷 84-87,92页

作者：郭正雄张珩肖歆昕李文皓刘开磊中国科学院力学研究所北京100190

近空间飞行器的飞行环境具有较强的时空特性,空间和时间的变化均会产生一定的环境波动,进而影响远程近空间高超声速飞行。以近空间高超声速返回过程为研究对象,分析了几种典型的环境因素对远程近空间高超声速飞行的影响,利用飞行仿真实... 详细信息

近空间飞行器的飞行环境具有较强的时空特性,空间和时间的变化均会产生一定的环境波动,进而影响远程近空间高超声速飞行。以近空间高超声速返回过程为研究对象,分析了几种典型的环境因素对远程近空间高超声速飞行的影响,利用飞行仿真实验计算得到环境因素在迎角为零的飞行条件下的影响程度包络范围。仿真结果表明,大气密度随昼夜和季节的波动均对飞行造成一定程度的影响,而地磁扰动和风干扰的影响也十分显著,对于洲际飞行而言,这些环境因素在设计控制系统以及制定飞行任务时必须予以考虑。

关键词：高超声速大气密度地磁活动风干扰

基于样条逼近的双刚体航天器姿态运动规划的优化算法

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基于样条逼近的双刚体航天器姿态运动规划的优化算法

中国力学学会学术大会'2009

作者：郭正雄戈新生北京信息科技大学机电工程学院

利用系统相对于总质心的动量矩守恒这一特性研究双刚体航天器的三维姿态运动控制问题。导出带有球铰和万向联轴节联结的双刚体航天器系统三维姿态运动控制模型,并将系统的控制问题转化为无漂移系统的运动规划问题,利用样条逼近方法粒子... 详细信息

利用系统相对于总质心的动量矩守恒这一特性研究双刚体航天器的三维姿态运动控制问题。导出带有球铰和万向联轴节联结的双刚体航天器系统三维姿态运动控制模型,并将系统的控制问题转化为无漂移系统的运动规划问题,利用样条逼近方法粒子群优化算法,在最优控

关键词：双刚体航天器姿态运动运动规划样条逼近粒子群优化算法

来源： cnki会议评论

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市政路灯和电动汽车充电桩的一体化系统研究

供用电 2014年第8期31卷 24-27页

作者：殷树刚刘磊胡宇宣郭正雄北京南瑞智芯微电子科技有限公司

本文提出了一类市政路灯和电动汽车充电桩的一体化系统,充分利用市电、风电、光伏太阳能等多种电力能源,并网接入低压直流供电网络,实现能源高效、优化配置,为一体化设备和数据中心等负荷提供稳定直流电源,利用TD-LTE230MHz无线通信专... 详细信息

本文提出了一类市政路灯和电动汽车充电桩的一体化系统,充分利用市电、风电、光伏太阳能等多种电力能源,并网接入低压直流供电网络,实现能源高效、优化配置,为一体化设备和数据中心等负荷提供稳定直流电源,利用TD-LTE230MHz无线通信专网实现主站系统与一体化设备、电动汽车的实时通信,实现充电调度、路灯控制、视频监控等功能。

关键词：电动汽车充电站一体化系统单位GDP能耗路灯市政桩石油短缺

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近地空间磁场梯度分布特性及磁力效应研究

航天器环境工程 2012年第5期29卷 493-498页

作者：刘开磊张珩李文皓肖歆昕郭正雄中国科学院力学研究所北京100190

以国际地磁参考场模型IGRF11为基础,推导出地球磁场梯度分布公式,并对近地空间磁场分布特点进行了分析。由基本磁力学可知,带强磁体的航天器在地磁环境中不仅受到磁力矩作用,还将受到与地磁梯度相关的磁力的影响。根据地磁环境下的磁体... 详细信息

以国际地磁参考场模型IGRF11为基础,推导出地球磁场梯度分布公式,并对近地空间磁场分布特点进行了分析。由基本磁力学可知,带强磁体的航天器在地磁环境中不仅受到磁力矩作用,还将受到与地磁梯度相关的磁力的影响。根据地磁环境下的磁体受力机理,文章讨论了以弱磁力改变轨道倾角的方法,并通过数值仿真验证了其有效性。

关键词： IGRF11模型地磁场梯度分布弱磁力