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近地单质量块Drag-Free卫星自适应控制方法

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哈尔滨工业大学学报 2013年第1期45卷 1-6页

作者：董晓光曹喜滨张锦绣施梨哈尔滨工业大学卫星技术研究所

为了实现Drag-Free卫星中卫星本体对内部质量块的高精度跟踪,首先推导了近地环境下卫星与质量块的相对运动动力学方程,并分析了影响二者相对运动的主要干扰源,针对单质量块Drag-Free卫星的位移模式设计了自适应控制器,适用于卫星质量和... 详细信息

为了实现Drag-Free卫星中卫星本体对内部质量块的高精度跟踪,首先推导了近地环境下卫星与质量块的相对运动动力学方程,并分析了影响二者相对运动的主要干扰源,针对单质量块Drag-Free卫星的位移模式设计了自适应控制器,适用于卫星质量和空间干扰为定常或慢变未知量的情况,且在卫星质量和外部干扰为未知常值的假设下,控制器能够保证卫星对质量块跟踪误差的全局渐近收敛,最后给出了仿真场景以说明本文方法的有效性.

关键词： Drag-Free卫星位移模式自适应控制参数估计干扰补偿

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变拓扑多臂航天器高效统一动力学建模

宇航学报 2022年第12期43卷 1606-1617页

作者：王宏旭柳子然岳程斐曹喜滨哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055

针对多臂航天器在轨操控过程中可能存在的多链、闭环、环链混合等多种拓扑构型及相应的动力学模型变化,提出基于空间算子代数理论(SOA)的高效统一动力学建模方法。首先,提出了描述多臂航天器部件连接关系的构型参数,并基于构型参数提出... 详细信息

针对多臂航天器在轨操控过程中可能存在的多链、闭环、环链混合等多种拓扑构型及相应的动力学模型变化,提出基于空间算子代数理论(SOA)的高效统一动力学建模方法。首先,提出了描述多臂航天器部件连接关系的构型参数,并基于构型参数提出了多臂航天器拓扑构型描述矩阵的自主生成方法。其次,基于空间算子代数理论,将通路矩阵与空间转移算子相结合,提出了变拓扑多臂航天器统一动力学建模方法。最后,将数值仿真结果与多体动力学仿真软件的仿真结果进行比对,验证所提方法的有效性。仿真结果表明,对于不同的拓扑结构,所提出的O(n)阶统一动力学建模方法能准确描述变拓扑情况下的多臂航天器动力学响应。

关键词：变拓扑多臂航天器高效动力学建模空间算子代数

双排单立杆钢管扣件脚手架在大型综合项目中的应用

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黑龙江科学 2023年第16期14卷 66-68页

作者：曹喜斌中国电建集团江西省水电工程局有限公司南昌330000

为解决双排单立杆钢管扣件脚手架搭设难题,结合某工程项目,总结了搭设参数及荷载取值等,脚手架的立杆及横杆均为?48×3.0 mm钢管,最大搭设高度10.30 m,立杆及横杆均按纵距1.5 m布置,稳定荷载计算结果显示立杆抗弯度最大值为171.815 N/mm... 详细信息

为解决双排单立杆钢管扣件脚手架搭设难题,结合某工程项目,总结了搭设参数及荷载取值等,脚手架的立杆及横杆均为?48×3.0 mm钢管,最大搭设高度10.30 m,立杆及横杆均按纵距1.5 m布置,稳定荷载计算结果显示立杆抗弯度最大值为171.815 N/mm^(2),横杆抗弯度最大值为136.534 N/mm^(2)(小横杆)、92.574 N/mm^(2)(大横杆),均小于设计值205 N/mm^(2),满足要求。与传统落地式钢管脚手架相比,可以提高施工效率,加快施工进度,架体具有更好的可靠性及经济性。

关键词：双排单立杆扣件脚手架搭设拆除

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空间对接机构差动式缓冲阻尼系统运动学仿真

航天控制 1998年第4期16卷 57-63页

作者：曹喜滨赵阳赵会光哈尔滨工业大学 150001 中国空间技术研究院 100086

着重分析空间对接机构差动式缓冲阻尼及传动系统主要组件：丝杠差动组合、齿轮差动组合的机构运动学原理。在此基础上建立系统的运动学模型，利用捕获环伸出过程和缓冲阻尼过程系统运动学仿真验证了系统模型。

关键词：空间对接对接机构运动学仿真阻尼系统

基于NNBoost的卫星用复合材料层合板结构不确定性固有频率分析方法研究

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机械工程学报 2023年第24期59卷 242-250页

作者：赵琳刘源曹喜滨侯耀东张俊杰哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学精密工程研究所哈尔滨150001

为实现卫星用复合材料层合板固有频率的精确分析,综合考虑结构的加工误差、材料随机偏差等不确定性因素,研究并提出一种采用神经网络增强(Neural network boosting,NNBoost)模型对正交各向异性复合材料层合板固有频率进行不确定性分析... 详细信息

为实现卫星用复合材料层合板固有频率的精确分析,综合考虑结构的加工误差、材料随机偏差等不确定性因素,研究并提出一种采用神经网络增强(Neural network boosting,NNBoost)模型对正交各向异性复合材料层合板固有频率进行不确定性分析的方法。将NNBoost模型作为固有频率求解与预测的代理模型,其目标函数设定为损失函数与正则项之和,求解过程中采用一种基于泰勒展开式的梯度下降方法更新权重和阈值以加速收敛。采用该方法,分析考虑输入参数随机性时正交各向异性复合材料层合板固有频率的统计特性。仿真试验结果表明,与直接蒙特卡洛模拟(Monte Carlo simulation,MCS)相比,采用NNBoost方法在保证预测精度的同时显著提高了求解效率;与传统反向传播(Back propagation,BP)神经网络方法相比,采用NNBoost方法预测结果的均方误差小于BP神经网络预测结果的均方误差且误差收敛更加平稳。

关键词：卫星结构复合材料层合板神经网络增强模型不确定性固有频率

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一种模型独立自适应姿态跟踪滑模控制器

航天控制 2006年第6期24卷 31-35页

作者：贺东雷曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

以一种能够自适应变化的伪转动惯量,基于Lyapunov稳定定理,推导出一种模型独立的航天器自适应姿态跟踪控制律。理论和数值仿真结果表明,与一般情况下需确知模型参数确定性部分的滑模姿态控制律相比,该控制律能够在不依赖于模型参数确定... 详细信息

以一种能够自适应变化的伪转动惯量,基于Lyapunov稳定定理,推导出一种模型独立的航天器自适应姿态跟踪控制律。理论和数值仿真结果表明,与一般情况下需确知模型参数确定性部分的滑模姿态控制律相比,该控制律能够在不依赖于模型参数确定性部分的情况下良好地实现姿态跟踪,并对模型误差的不确定性和外干扰力矩具有一定的鲁棒性。

关键词：模型独立滑模控制姿态跟踪 Lyapunov定理

基于l_(1)-TSXKF的航天器姿控系统状态偏差估计

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航空学报 2024年第16期45卷 153-164页

作者：陈雪芹杨伯毓吴凡岳程斐曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院深圳518055

研究考虑非高斯噪声特性的航天器姿态控制系统状态与偏差估计问题。首先,建立含偏差的航天器姿控系统模型,并给出了非高斯特性噪声表达形式。然后,采用l_(1)范数卡尔曼滤波(l_(1)-KF)算法并结合数学仿真,验证了在卡尔曼滤波算法中引入l_... 详细信息

研究考虑非高斯噪声特性的航天器姿态控制系统状态与偏差估计问题。首先,建立含偏差的航天器姿控系统模型,并给出了非高斯特性噪声表达形式。然后,采用l_(1)范数卡尔曼滤波(l_(1)-KF)算法并结合数学仿真,验证了在卡尔曼滤波算法中引入l_(1)范数,可以避免系统受非高斯过程噪声的影响,但l_(1)-KF算法无法实现对状态和偏差的同时估计,且仅适用于姿态稳定控制过程中的估计。于是,在l_(1)-KF算法的基础上,考虑系统转动惯量时变和偏差时变的复杂情况,结合时变转动惯量实时辨识,设计l_(1)范数二阶外源性卡尔曼滤波(l_(1)-TSXKF)算法,对航天器姿态机动过程中的状态和偏差同时进行估计。数学仿真结果表明,l_(1)-TSXKF算法可以减少系统非高斯特性的影响,在航天器姿态机动过程中,可快速得到高精度的姿态、未知偏差估计结果,有利于航天器在轨应用。

关键词：航天器姿控系统偏差估计状态估计转动惯量辨识

航天器相对视觉/IMU导航量测修正多速率滤波

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哈尔滨工业大学学报 2015年第3期47卷 1-7页

作者：曾占魁曹喜滨张世杰华冰吴云华哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150008 南京航空航天大学微小卫星工程技术研究中心南京210016

针对具有单目视觉和惯导组件(IMU)的航天器相对导航问题,研究了以量测信息为修正手段的异速滤波算法.异速滤波也就是多速率卡尔曼滤波器,其中滤波过程被分解为量测更新和时间更新,根据实际情况选取滤波器周期,一般可选取频率较快的系统... 详细信息

针对具有单目视觉和惯导组件(IMU)的航天器相对导航问题,研究了以量测信息为修正手段的异速滤波算法.异速滤波也就是多速率卡尔曼滤波器,其中滤波过程被分解为量测更新和时间更新,根据实际情况选取滤波器周期,一般可选取频率较快的系统采样周期作为组合导航系统的滤波周期,根据是否有慢速信息决定在滤波时刻进行时间更新或者量测更新.为增强滤波器对观测信息的适应能力,设计利用量测信息对滤波量测噪声阵和状态估计误差协方差阵进行后验修正.理论分析和数学仿真均表明,基于量测修正的多速率卡尔曼算法能够提高滤波器的数据更新频率,同时改善滤波器的性能,提高导航系统的冗余度.

关键词：航天器相对导航单目视觉多速率滤波量测修正

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考虑飞轮动力学的过驱动卫星控制分配算法

哈尔滨工业大学学报 2013年第7期45卷 1-6页

作者：赵亚飞张世杰过佳雯孙俊曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080 上海市空间智能控制技术重点实验室上海200233

针对具有冗余飞轮的过驱动卫星的最优控制分配问题,以反作用飞轮总能耗和力矩分配偏差最小等为目标,通过定义与能耗相关的优化目标函数,提出了能耗/力矩优化的动态控制分配方法,并考虑飞轮的非线性动力学特性,对控制分配进行修正.最后... 详细信息

针对具有冗余飞轮的过驱动卫星的最优控制分配问题,以反作用飞轮总能耗和力矩分配偏差最小等为目标,通过定义与能耗相关的优化目标函数,提出了能耗/力矩优化的动态控制分配方法,并考虑飞轮的非线性动力学特性,对控制分配进行修正.最后对本文提出的控制分配算法进行了数学仿真验证,结果表明了上述方法的可行性和有效性.

关键词：过驱动卫星控制分配反作用飞轮动力学