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火星探测飞行控制任务规划技术研究

深空探测学报(中英文) 2024年

作者：金文马陈俊刚润冬程艳合赵兴乾北京航天飞行控制中心

针对火星探测超远测控距离、超大传输时延工况下飞行控制难题，研究了火星探测大时延飞行控制任务规划技术，构建了深空探测通用大时延飞行控制体系，提出了基于行星际大时延模型的预测迭代飞行控制方法，设计了深空测控上下行链路状态... 详细信息

针对火星探测超远测控距离、超大传输时延工况下飞行控制难题，研究了火星探测大时延飞行控制任务规划技术，构建了深空探测通用大时延飞行控制体系，提出了基于行星际大时延模型的预测迭代飞行控制方法，设计了深空测控上下行链路状态解耦合的控制模式，实现了火星探测器复杂测控数传模式切换天地协同自动化调度以及不同器地距离遥控发令传输时延自适应动态修正，测控资源优化配置，飞控事件合理安排及冲突自动排解等功能，解决了火星探测天地测控时延大、飞控工作模式新、器地状态协同难、应急处置要求高的难题。本研究有力确保了首次火星环绕探测和进入下降着陆（EDL）控制稳妥可靠实施。

关键词：火星探测大时延飞行控制任务规划测控资源

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具有大时延的网络控制系统的稳定性分析

控制与决策 2004年第10期19卷 1133-1136页

作者：刘玉忠于海斌中国科学院沈阳自动化研究所

针对一类具有随机大时延(大于一个采样周期)的网络控制系统,通过对系统的离散化,从理论上分析了系统的稳定性.利用分割的思想处理随机的网络时延,采用离线控制器设计与在线切换规律设计相结合的方法,给出了系统基于控制器切换技术的稳... 详细信息

针对一类具有随机大时延(大于一个采样周期)的网络控制系统,通过对系统的离散化,从理论上分析了系统的稳定性.利用分割的思想处理随机的网络时延,采用离线控制器设计与在线切换规律设计相结合的方法,给出了系统基于控制器切换技术的稳定的梯度算法.仿真算例说明了结论与算法的正确性.

关键词：网络控制系统大时延分割切换技术梯度算法

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大时延遥操作系统的波变量双边自适应控制

控制工程 2012年第3期19卷 425-430页

作者：刘红云熊伟居鹤华崔平远北京工业大学电子信息与控制工程学院北京100124 北京理工大学宇航学院深空探测技术研究所北京100081

针对通信时延对遥操作系统稳定性和透明性的影响,研究了一种基于双边自适应控制和波变量理论的控制方法。通过设计波控制器保证通信传输模块的无源性,在保证系统稳定的基础上,调节波阻抗系数来提高系统的透明性,并在时延10 s的情况下进... 详细信息

针对通信时延对遥操作系统稳定性和透明性的影响,研究了一种基于双边自适应控制和波变量理论的控制方法。通过设计波控制器保证通信传输模块的无源性,在保证系统稳定的基础上,调节波阻抗系数来提高系统的透明性,并在时延10 s的情况下进行主从端速度、位置和力的跟踪仿真实验,结果表明该方法和已有的双边自适应方法相比既能保证系统稳定且透明性好,达到较好的控制效果。

关键词：大时延遥操作自适应波变量透明性稳定性

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大时延卫星通信的随机接入分段前导检测

电讯技术 2021年第9期61卷 1144-1150页

作者：刘鹏程夏斌于劲松张朝贤上海交通大学无线通信技术研究所上海200240 电子科技大学信息与通信工程学院成都610054 厦门大学嘉庚学院福建漳州363105

针对卫星通信场景下具有较大用户传输时延的特点,提出了一种随机接入分段前导检测算法。不同于现有随机接入前导检测算法中仅提取前导序列区间对应接收信号的做法,该算法根据发送信号中前导序列与保护间隔对应的时间区间,分两段提取接... 详细信息

针对卫星通信场景下具有较大用户传输时延的特点,提出了一种随机接入分段前导检测算法。不同于现有随机接入前导检测算法中仅提取前导序列区间对应接收信号的做法,该算法根据发送信号中前导序列与保护间隔对应的时间区间,分两段提取接收信号,从而分别估计传输时延的小数倍与整数倍部分。此外,设计了峰值二次有效性评估机制,有效解决了整数倍时延估计过程中小数倍时延带来的伪峰问题。最后,推导了虚警概率与相关门限关系的闭式表达式以确定最小相关门限值。仿真结果表明,所提算法能够在大时延环境下对时延进行准确估计,并且极大节省了前导根序列和时间资源开销,适用于卫星通信随机接入场景。

关键词：卫星通信随机接入前导检测大时延

大时延遥操作机器人接触作业的遥编程技术研究

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大时延遥操作机器人接触作业的遥编程技术研究

作者：董德尊国防科学技术大学

学位级别：硕士

空间机器人遥操作技术的一个关键问题是,在大时延和有限带宽的条件下,保证遥操作机器人进行安全高效的接触作业。本文研究的是通过遥编程控制技术解决这一问题,为此,本文研究了基于传感器事件的任务监控技术,复杂任务的离散事件建模和... 详细信息

空间机器人遥操作技术的一个关键问题是,在大时延和有限带宽的条件下,保证遥操作机器人进行安全高效的接触作业。本文研究的是通过遥编程控制技术解决这一问题,为此,本文研究了基于传感器事件的任务监控技术,复杂任务的离散事件建模和在不确定环境中的接触状态识别,设计了基于遥编程的大时延遥操作试验系统。本文对精密插方孔装配设计了一种基于Petri网的离散事件建模方法,并对方法进行了实验验证,该方法有助于大时延遥操作的时延隐藏,提高系统的效率。接触作业状态监控的关键问题是接触状态识别,本文提出了一种利用力/位置感知信息,同时考虑环境不确定因素的情况下,识别平面操作过程中接触格式的新方法,并通过实验验证了方法的有效性。本文设计并实现了一个基于遥编程的大时延遥操作客户端系统。操作员能够面向虚拟环境离线编程,从而实现对遥操作任务的预演。同时基于遥传感器反馈信息的识别,实现了对远端任务执行进程的监控和状态流图显示。在模拟的大时延情况下,操作员能够在客户端通过局域网控制实验室中的机器人完成精密插孔装配等任务。

关键词：遥编程遥操作大时延装配离散事件系统监控接触格式识别

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基于强化学习的大时延过程控制策略研究

控制工程 2021年第1期28卷 35-41页

作者：邓颢楠刘树波李丹曹辉武汉大学计算机学院湖北武汉430072 湖北省水利水电科学研究院湖北武汉430072

具有长时延的过程控制被公认为是较难的系统过程控制。模型预测控制(MPC)是一种适用于大时延过程的新的过程控制方法。相比于PID等传统的控制方法,MPC基于模型对未来状态的预测进行决策,能够兼顾及时反馈与长期规划。但MPC对于过程的预... 详细信息

具有长时延的过程控制被公认为是较难的系统过程控制。模型预测控制(MPC)是一种适用于大时延过程的新的过程控制方法。相比于PID等传统的控制方法,MPC基于模型对未来状态的预测进行决策,能够兼顾及时反馈与长期规划。但MPC对于过程的预测步数依然是有限的。强化学习作为机器学习的重要部分,原则上能够预测策略在无限长时间内的收益。作者基于强化学习方法改进混凝剂添加过程中的控制算法,利用大量仿真数据训练模型,成功提升了该过程的控制效果。通过对该方法进行仿真模拟,并与传统的MPC方法进行对比,证明了使用强化学习改进过的控制方法在大时延过程控制中的总体表现优于传统MPC方法。

关键词：模型预测控制强化学习大时延过程控制长时收益

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大时延对拥塞控制系统性能的影响及补偿方法

计算机测量与控制 2005年第12期13卷 1416-1418页

作者：肖蕾吴捷华南理工大学电力学院广东广州510640

针对大时延对计算机网络拥塞控制系统性能的影响,设计了一种基于Smith预估器的拥塞控制算法,并将其推广到多条链路的情况;该算法实现简单,适合计算机控制系统实现,在大时延网络中具有实际应用价值;仿真结果表明,该算法动态响应快,能够... 详细信息

针对大时延对计算机网络拥塞控制系统性能的影响,设计了一种基于Smith预估器的拥塞控制算法,并将其推广到多条链路的情况;该算法实现简单,适合计算机控制系统实现,在大时延网络中具有实际应用价值;仿真结果表明,该算法动态响应快,能够有效克服大时延对系统性能的不利影响,大大抑制了队列的不稳定振荡,提高了链路利用率。

关键词：大时延 Smith预估器速率调节时延补偿

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月球车地面遥操作技术发展现状与未来展望

航空学报 2023年第1期44卷 157-176页

作者：李卫华郭军龙丁亮高海波哈尔滨工业大学(威海)汽车工程学院威海264201 哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001

针对月球车在地球-月球大通信时延、月表复杂环境下的地面遥操作技术进行了分析,回顾了苏联、美国、中国已成功发射月球车的控制技术或者远程控制技术现状。为了解决当前月球车采用的“移动-等待”模式低效率难点,结合地面轮式移动机械... 详细信息

针对月球车在地球-月球大通信时延、月表复杂环境下的地面遥操作技术进行了分析,回顾了苏联、美国、中国已成功发射月球车的控制技术或者远程控制技术现状。为了解决当前月球车采用的“移动-等待”模式低效率难点,结合地面轮式移动机械臂在运动学约束、小时延、多自由度映射等方面的技术现状,从通信时延及时延补偿策略、月表松软月壤带来的纵向/侧向滑动、机器人遥操作理论等3个方面,对月球车进行连续遥操作所面临的关键技术进行了梳理。最后,对未来月球探测工程中的月球车地面遥操作技术发展方向进行了展望。

关键词：月球车地面遥操作大时延松软地形动力学

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大时延环境下的分布式遥操作系统

清华大学学报（自然科学版） 2000年第1期40卷 80-83页

作者：庄骏邱平孙增圻清华大学计算机科学与技术系

遥操作仿真系统主要用于解决航天机器人遥操作过程中所遇到的大时延问题。本系统由三维实时仿真系统以及实际机器人实验系统两部分组成。操作人员输入的各个控制指令都会立即被三维实时仿真系统中的仿真机器人所响应 ,这些控制指令经过... 详细信息

遥操作仿真系统主要用于解决航天机器人遥操作过程中所遇到的大时延问题。本系统由三维实时仿真系统以及实际机器人实验系统两部分组成。操作人员输入的各个控制指令都会立即被三维实时仿真系统中的仿真机器人所响应 ,这些控制指令经过一定的时延以后传入实际机器人实验系统。同时遥操作系统可以通过比较传回的实际机器人状态和仿真机器人的状态来验证操作效果。

关键词：虚拟现实仿真大时延遥操作系统空间机器人