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异构多星电磁编队静态构型设计与保持控制

宇航学报 2024年第3期45卷 376-388页

作者：蔡曜杨盛庆吴敬玉上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特... 详细信息

针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特性,可以推导一组关于编队各星质量与空间分布的静态构型必要条件,提出了一种参数降维的四面体构型设计方法,并基于所建精确电磁力模型,对静态构型解进行了非线性修正。针对编队闭环控制问题,设计了包含摄动前馈的滑模控制器,并使用精确电磁力模型修正磁矩,提高了磁矩分配的准确性。仿真结果表明,设计的四面体构型能够满足力和力矩平衡方程,基于精确电磁力模型的修正方法有效提升了构型设计与控制精度。

关键词：卫星编队异构电磁编队四面体构型静态构型设计精确电磁力

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微型星敏感器热稳定性设计与试验验证

中国激光 2024年第13期51卷 124-132页

作者：王燕清杜伟峰吴永康翟正一朱忠佳曹昭慧上海航天控制技术研究所上海201109

新一代商业遥感卫星为了实现高精度地形测绘、厘米级地表形变检测,分辨率需要优于0.5 m,但热控条件不如大卫星充裕,微型星敏感器的安装面温度存在较大的变化浮动,引起光轴指向漂移,影响卫星姿态控制精度和高分辨率指标。为此,首先提出... 详细信息

新一代商业遥感卫星为了实现高精度地形测绘、厘米级地表形变检测,分辨率需要优于0.5 m,但热控条件不如大卫星充裕,微型星敏感器的安装面温度存在较大的变化浮动,引起光轴指向漂移,影响卫星姿态控制精度和高分辨率指标。为此,首先提出了一种热稳定性试验方法,模拟在轨环境,测试微型星敏感器的光轴指向变化,随后根据试验数据分析和仿真结果,对产品的结构和材料进行针对性的优化设计,最后对改进的产品进行热稳定性仿真和试验验证。结果表明,热稳定性试验方法可以有效测量星敏感器受到热应力变形产生的光轴指向偏移量,材料的优化可以提高整机结构强度、减小热变形,结构对称设计可提高光轴指向X、Y两个方向的平衡性,最终使得光轴指向偏移从1.0394″/℃减小到0.1695″/℃。遮光罩独立安装并隔热的设计可以有效改善遮光罩受热形变对光轴指向的影响,光轴指向偏移从0.2403″/℃减小到0.0054″/℃。

关键词：测量光学设计星敏感器热稳定性光轴指向精度

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神经网络类机理建模下的持续自学习控制

控制理论与应用 2024年第5期41卷 885-894页

作者：谭天乐张万超何永宁周恒杰上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

针对未知、时变复杂动力学系统在基于模型的控制中的动态建模问题,本文采用前向全连接神经网络对动力学系统进行数据驱动下的非机理拟合建模.通过动态线性化和归一化/反归一化数据处理,基于前向传播算法,将神经网络的网络拓扑计算过程... 详细信息

针对未知、时变复杂动力学系统在基于模型的控制中的动态建模问题,本文采用前向全连接神经网络对动力学系统进行数据驱动下的非机理拟合建模.通过动态线性化和归一化/反归一化数据处理,基于前向传播算法,将神经网络的网络拓扑计算过程转化成动力学系统机理模型的同构等价表达形式.与基于模型的预测与反演控制相结合,提出了神经网络类机理建模下的持续自学习控制方法,探索了神经网络在动力学系统建模与控制中的可解释性问题.以机械臂为控制对象的仿真结果表明,神经网络类机理模型与机理模型在形式上同构,在参数上近似或等价,可用于控制系统控制品质的定性、定量分析.持续自学习控制对非线性未知、时变复杂系统具有较好的动态适应能力.

关键词：黑箱系统时变系统非机理建模神经网络建模同构等价表达模型预测与反演控制持续自学习控制机械臂控制

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融合特征重组和注意力的小样本战斗部破片群目标检测

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光学精密工程 2024年第12期32卷 1929-1940页

作者：和萌武江鹏梁超胡鹏宇任媛贺翾刘强辉西安现代控制技术研究所陕西西安710065

战斗部破片群运动参数对弹药毁伤威力评估具有重要的意义。针对破片尺寸较小、背景信息复杂以及破片数据样本少导致的破片检测精度较低的问题,本文提出一种YOLOv5-FD的战斗部破片群目标检测方法。首先,在网络输出端增加微小目标检测层,... 详细信息

战斗部破片群运动参数对弹药毁伤威力评估具有重要的意义。针对破片尺寸较小、背景信息复杂以及破片数据样本少导致的破片检测精度较低的问题,本文提出一种YOLOv5-FD的战斗部破片群目标检测方法。首先,在网络输出端增加微小目标检测层,将原始的三尺度改为四尺度,并在特征融合网络中引入内容感知特征重组(Content Aware ReAssembly of Features,CARAFE)上采样模块替换原有的最近邻插值上采样,减少小目标特征信息损失,提高弱小破片的提取能力。其次,在特征提取网络引入坐标注意力模块(Coordinate Attention,CA),加强对破片特征的提取,弱化背景信息,抑制复杂背景的干扰。最后,在模型训练过程中引入模型不可知元学习方法(Model Agnostic Meta Learning,MAML),达到仅用小样本破片数据集实现较高的检测性能。实验结果表明,YOLOv5-FD破片检测算法在自制破片数据集中,精确率达到了90.5%,召回率达到了85.4%,平均精度mAP_0.5达到了88.2%,与原始YOLOv5s算法相比分别提高了7.1%,7.9%和7.5%,有效提高了破片目标检测准确性。

关键词：高速破片目标检测 YOLOv5 特征重组注意力机制元学习

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基于模板自动规范化的期刊论文审校与辅助编辑

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编辑学报 2024年第1期36卷 83-87页

作者：王殿佑王娟《空间控制技术与应用》编辑部北京100094

为期刊定制简洁高效的Word自动规范化模板,提高论文审校质量和编辑效率,并指导作者规范稿件投稿;结合编辑部使用经验和实践,本文提出了一种新的期刊模板设计理念和方法:将Word模板与自动化宏相结合,打造出编辑和审校功能与菜单相耦合架... 详细信息

为期刊定制简洁高效的Word自动规范化模板,提高论文审校质量和编辑效率,并指导作者规范稿件投稿;结合编辑部使用经验和实践,本文提出了一种新的期刊模板设计理念和方法:将Word模板与自动化宏相结合,打造出编辑和审校功能与菜单相耦合架构;主程序在不用编译的情况下就能自动运行代码,提高了操作的灵活性、易用性和可靠性。它使作者自行排版成为可能,规范了写作,使编辑大大提高了工作效率。

关键词：模板科技期刊规范化审校辅助编辑

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单叶旋翼气动-动力学耦合建模与案例分析

推进技术 2024年

作者：范中允赵军民王刚西安现代控制技术研究所

为了缓解螺旋桨垂直起降飞行器在起降-巡航时的螺旋桨设计矛盾，提出一种由螺旋桨驱动单叶旋翼的新型动力布局，并针对旋翼布局的不平衡性设计分析建立了气动-动力耦合模型。推导并建立了非定常叶素动量理论-桨叶动力学耦合分析方法，... 详细信息

为了缓解螺旋桨垂直起降飞行器在起降-巡航时的螺旋桨设计矛盾，提出一种由螺旋桨驱动单叶旋翼的新型动力布局，并针对旋翼布局的不平衡性设计分析建立了气动-动力耦合模型。推导并建立了非定常叶素动量理论-桨叶动力学耦合分析方法，与计算流体力学方法相比稳态计算误差在7.3%以内；对稳态下单叶旋翼动力系统的3轴受力、力矩特性进行逐一分析，提出了单叶旋翼质量分布设计方法，利用动不平衡特性进行配平，可消除稳态下的各轴不平衡力、力矩，使单叶旋翼工作特性类似于对称旋翼；对非稳态条件下的单叶旋翼不平衡特性进行分析，并提出采用过渡函数缓解短时出现的不平衡性，可使动不平衡扭矩下降66.8%，动不平衡力下降72.2%。

关键词：垂直起降单叶旋翼螺旋桨动态配平质量分布设计

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基于漏斗策略的航天器高精度姿态控制器设计

控制与决策 2024年第5期39卷 1543-1549页

作者：黄元魏春岭严晗郝仁剑北京控制工程研究所空间智能控制技术国家重点实验室北京100190

针对一类具有外部扰动的航天器控制系统,提出一种基于漏斗策略的高精度姿态控制方法,从而对整个跟踪控制轨迹进行规划,保证控制误差时刻满足设计需求,有效提升控制系统动态性能与品质.首先,对所提出姿态控制策略的跟踪性能进行理论分析... 详细信息

针对一类具有外部扰动的航天器控制系统,提出一种基于漏斗策略的高精度姿态控制方法,从而对整个跟踪控制轨迹进行规划,保证控制误差时刻满足设计需求,有效提升控制系统动态性能与品质.首先,对所提出姿态控制策略的跟踪性能进行理论分析,结果表明如果姿态控制误差初值位于根据性能需求设计的漏斗区域内,则在后续任意时刻跟踪误差将始终位于该动态性能漏斗中.在此基础上,考虑到实际工程应用中航天器系统控制信号的有界性需求,给出性能漏斗的优化设计方法,从而保证在输入幅值约束下控制系统的动态性能.最后通过数值仿真验证了所提出航天器姿态漏斗控制策略设计方法及理论分析结果的正确性和有效性.

关键词：航天器姿态跟踪控制漏斗控制策略预设误差性能输入幅值约束扩张状态观测器扰动抑制

深空探测中考虑乘性噪声影响的自主导航滤波算法设计

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系统工程与电子技术 2024年

作者：卢山张世源侯月阳张晓彤李晴上海航天控制技术研究所上海市空间智能控制技术重点实验室

针对深空探测任务中航天器的状态估计问题，考虑到基于光学相机的自主导航系统在建立观测方程时所使用的坐标系转换矩阵含有星敏感器引入的测量噪声，该噪声与量测状态相互耦合，属于乘性噪声，建立了带有乘性噪声的光学自主导航系统模... 详细信息

针对深空探测任务中航天器的状态估计问题，考虑到基于光学相机的自主导航系统在建立观测方程时所使用的坐标系转换矩阵含有星敏感器引入的测量噪声，该噪声与量测状态相互耦合，属于乘性噪声，建立了带有乘性噪声的光学自主导航系统模型。针对系统存在乘性噪声时，仅适用于处理加性噪声的传统滤波器估计误差增大的问题，将乘性噪声矩阵引入高斯滤波算法的递推公式进行推导，并结合混合阶球面单形-径向容积卡尔曼滤波器（MSSRCKF）的数值积分方法，提出了混合阶容积-乘性卡尔曼滤波器（MC-MKF）。该滤波器能够对由星敏感器引入观测方程的高斯以及非高斯乘性噪声进行处理，在不增加计算复杂度的情况下提升滤波器的估计精度。最后，将MC-MKF应用于自主导航系统模型，并与MSSRCKF进行比较分析。仿真结果表明，当系统存在乘性噪声时，MC-MKF的估计精度明显优于MSSRCKF，且计算量与MSSRCKF基本一致。

关键词：深空探测光学自主导航乘性噪声非线性滤波

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弹上电子产品加固防护可靠性分析研究

兵器装备工程学报 2024年第S1期45卷 276-282页

作者：李博郭志伟李壮王冲侯玥王怡西安现代控制技术研究所西安710065

提出一种弹上电子产品球栅阵列封装元器件的新型加固防护工艺方法,对使用不同加固防护方法的电子产品进行了随机振动试验与有限元仿真分析,研究对球栅阵列封装(BGA)元器件焊点可靠性的影响;采用Steinberg疲劳寿命模型分析焊点的疲劳寿... 详细信息

提出一种弹上电子产品球栅阵列封装元器件的新型加固防护工艺方法,对使用不同加固防护方法的电子产品进行了随机振动试验与有限元仿真分析,研究对球栅阵列封装(BGA)元器件焊点可靠性的影响;采用Steinberg疲劳寿命模型分析焊点的疲劳寿命。研究表明,纳米疏水剂、四角点胶配合3D打印壳体封装的组合新型弹上电子产品加固防护方法能有效提升产品可靠性。

关键词：加固防护随机振动球栅阵列封装有限元仿真分析(FEA) 振动疲劳寿命