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机理与数据融合的航天器控制系统数字孪生建模方法

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空间控制技术与应用 2022年第2期48卷 1-7页

作者：宁之成刘潇翔王淑一北京控制工程研究所北京100094

针对航天器空间运行环境复杂、地面建模存在未知误差的工程实际问题,依据数字孪生思想,提出一种将机理与数据融合进行航天器控制系统建模的方法.基于详细机理模型,通过LSTM网络挖掘地面测试数据、在轨遥测数据中的信息,对机理模型与物... 详细信息

针对航天器空间运行环境复杂、地面建模存在未知误差的工程实际问题,依据数字孪生思想,提出一种将机理与数据融合进行航天器控制系统建模的方法.基于详细机理模型,通过LSTM网络挖掘地面测试数据、在轨遥测数据中的信息,对机理模型与物理实体的偏差进行数据驱动建模,综合获得高精度的系统级及部件级模型.对航天器控制系统典型部件的仿真结果表明,该建模方法构建的模型能够对多维度特性进行更精准地刻画,有效提升控制系统建模精度,为航天器控制系统在轨精准性能评估和智能健康管理奠定重要基础.

关键词：航天器控制系统数字孪生机理模型数据驱动 LSTM网络

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航天器控制系统智能健康管理技术发展综述

航空学报 2021年第4期42卷 116-130页

作者：袁利王淑一北京控制工程研究所北京100094 空间智能控制技术重点实验室北京100094

健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一,是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势,基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构,详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与... 详细信息

健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一,是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势,基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构,详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与发展趋势。首先,根据现有航天器设计、研制和在轨的具体情况,梳理出航天器控制系统健康管理技术所面临的挑战;然后,分别从故障预警、故障诊断和寿命评估3个方面,详细阐述基于人工智能的健康管理技术研究现状及其在航天领域的应用情况;最后,提炼出航天器控制系统健康管理技术的发展方向。

关键词：航天器控制系统人工智能健康管理故障预警故障诊断寿命评估

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面向资源约束航天器控制系统的故障检测研究

宇航学报 2011年第7期32卷 1527-1533页

作者：刘文静王南华北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术国家级重点实验室北京100190

针对航天器控制系统的闭环特性和星载计算机存储空间和计算能力等资源受限的特点,研究基于互质分解技术和Youla参数化方法的故障检测方法。考虑航天器控制系统动力学方程和运动学方程,建立线性化系统模型,并给出状态空间表达形式;以状... 详细信息

针对航天器控制系统的闭环特性和星载计算机存储空间和计算能力等资源受限的特点,研究基于互质分解技术和Youla参数化方法的故障检测方法。考虑航天器控制系统动力学方程和运动学方程,建立线性化系统模型,并给出状态空间表达形式;以状态观测器为基础,利用互质分解技术和Youla参数化方法分别研究控制信号和控制误差与残差的关系,进而给出只与控制信号和控制误差相关的残差设计方法;建立卫星闭环姿态控制系统仿真平台对算法进行仿真验证。仿真结果表明:由于在故障检测过程中避免了观测器的并行运行,因此所提方法在保证故障检测性能的前提下减少了计算量。

关键词：故障检测资源约束航天器控制系统互质分解

航天器控制系统中CPS技术应用的可行性分析

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自动化与仪器仪表 2017年第12期 21-22页

作者：张晓东海军装备部北京10084

信息和物理相交互融合的系统称之为CPS系统,即是涵盖了物理世界中的计算、通讯乃至控制过程等互为一体的系统。上述系统的运行基础是在于控制、通信以及计算三者交互贯通中完成的。三者缺乏其一均不能实现系统功能的达成或问题的解决。... 详细信息

信息和物理相交互融合的系统称之为CPS系统,即是涵盖了物理世界中的计算、通讯乃至控制过程等互为一体的系统。上述系统的运行基础是在于控制、通信以及计算三者交互贯通中完成的。三者缺乏其一均不能实现系统功能的达成或问题的解决。航天器控制系统是一种最典型CPS系统,起作用在于确保该航天器控制系统设计的效率和精准性。本课题主旨研究航天器控制系统下对应的CPS系统的应用特征,深入研究CPS技术如何有效发挥出航天器控制系统的功能,基于此对航天器系统设计提出新的技术渠道和新思路。

关键词： CPS 航天器控制系统应通信控制可行性

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CPS在航天器控制系统中的应用分析

空间控制技术与应用 2012年第5期38卷 8-13,33页

作者：杨孟飞王磊顾斌赵雷中国空间技术研究院北京100094 空间智能控制技术重点实验室北京100190 北京控制工程研究所北京100190

航天器控制系统是一种典型的信息-物理融合系统(CPS),应用CPS技术将是提高航天器控制系统设计正确性和效率的一个重要途径.在探讨CPS系统特征和CPS技术研究的进展以及分析航天器控制系统的技术特点的基础上,分析了在航天器控制系统中应... 详细信息

航天器控制系统是一种典型的信息-物理融合系统(CPS),应用CPS技术将是提高航天器控制系统设计正确性和效率的一个重要途径.在探讨CPS系统特征和CPS技术研究的进展以及分析航天器控制系统的技术特点的基础上,分析了在航天器控制系统中应用CPS技术的可行性,提出了基于CPS技术的系统设计的新思路和技术途径,并研究了在航天器控制系统中应用CPS技术需解决的问题和面临的挑战.

关键词：信息-物理融合系统航天器控制系统应用分析

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工程仿真技术在航天器控制系统中的应用

信息与控制 1985年第3期 38-44页

作者：林来兴北京控制工程研究所

本文讨论了仿真技术在航天器控制系统中的应用,系统仿真方法的分类以及系统仿真所具有的功能:系统优化设计、控制方案的验证、产品硬件和软件技术性能检验、故障模拟、部件动态实验和操作人员训练等.

关键词：航天器控制系统全物理仿真物理仿真实验仿真技术数学仿真半物理仿真系统仿真系统模拟气浮台工程仿真

基于内部1553B总线的航天器控制系统可测试性框架设计与验证

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空间控制技术与应用 2014年第2期40卷 26-30页

作者：王海博袁利北京控制工程研究所北京100190

可测试性设计是提升系统研制效率和测试品质的重要方法.给出基于内部1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的分层递阶结构,建立可测试性设计的模型框架,并对基于1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的技术实现进行了分析.最后利用T... 详细信息

可测试性设计是提升系统研制效率和测试品质的重要方法.给出基于内部1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的分层递阶结构,建立可测试性设计的模型框架,并对基于1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的技术实现进行了分析.最后利用TEAMS软件结合实例进行可测试性设计仿真评估,评估结果证明了这种可测试性设计方法的有效性.

关键词：可测试性设计可测试性标准基于总线的体系结构航天器控制系统

深空探测航天器控制系统自主管理软件架构研究

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测控技术 2022年第1期41卷 16-20,27页

作者：邱芳徐阳于丹北京控制工程研究所北京100094

深空探测航天器距离远、环境复杂,测控站遥测和遥控操作不能满足控制的实时性和安全性要求,自主管理技术是提高航天器对未知环境的应对能力、提升飞控实效性的主要手段。回顾了深空探测航天器自主管理技术发展的现状,分析了实现自主管... 详细信息

深空探测航天器距离远、环境复杂,测控站遥测和遥控操作不能满足控制的实时性和安全性要求,自主管理技术是提高航天器对未知环境的应对能力、提升飞控实效性的主要手段。回顾了深空探测航天器自主管理技术发展的现状,分析了实现自主管理的关键技术,并结合深空探测工程实施和技术发展需求,提出了未来航天器自主管理系统体系结构和软件架构,并进行了仿真实验。

关键词：深空探测航天器控制系统自主管理软件架构设计

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基于想定的航天器控制系统仿真技术

基于想定的航天器控制系统仿真技术

作者：闫磊哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

航天器仿真技术,是系统仿真与航天工程相结合的产物,是航天事业取得发展的基石。航天器中控制系统的可靠性关系着整个飞行任务能否成功执行,因而对将要实施的控制方案进行仿真验证是至关重要的。控制系统仿真模型往往都是针对具体任务... 详细信息

航天器仿真技术,是系统仿真与航天工程相结合的产物,是航天事业取得发展的基石。航天器中控制系统的可靠性关系着整个飞行任务能否成功执行,因而对将要实施的控制方案进行仿真验证是至关重要的。控制系统仿真模型往往都是针对具体任务建立的,不具有通用性。为了解决这个问题,有必要建立可重用的模型库和仿真支撑结构,使得在执行仿真任务时,不受航天器具体参数配置的限制。为此,本文主要基于仿真模型重用思想和想定建模技术展开相应的工作,主要内容如下:首先,对航天器控制系统进行研究,在此基础上对其通用仿真系统进行需求分析,基于仿真模型重用与仿真想定生成技术,设计了具有通用性的航天器控制系统仿真框架,能够完成仿真任务生成、仿真系统运行、仿真结果分析等主要工作,用于评估飞行任务的设计方案。其次,建立支撑该航天器控制仿真系统的数据库,包括仿真模型库、想定模型库以及仿真数据库,各子系统通过与它们之间的对应交互,达到仿真目的,工作重点是对仿真模型库与想定模型库进行分析与实现。最后,根据航天器控制系统通用仿真框架,实现设计过程中的仿真模型库的索引机制、想定配置等关键技术。以某小行星探测任务为例,对其任务想定进行配置,通过仿真应用验证了仿真框架的可行性。

关键词：航天器控制系统想定生成通用性仿真框架