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旋变二次谐波测角误差自校正

光学精密工程 2024年第2期32卷 184-192页

作者：王英广张激扬张强鲁明田利梅北京控制工程研究所北京100094

旋变幅值误差和正交误差在角速度频谱上表现为旋变转频的二次谐波,是旋变测角误差的主要来源,影响伺服系统角速度控制精度和稳定度。本文提出了一种基于特征频率参考的二次谐波误差自校正方法。首先,分析旋变测角误差产生的机理,获知其... 详细信息

旋变幅值误差和正交误差在角速度频谱上表现为旋变转频的二次谐波,是旋变测角误差的主要来源,影响伺服系统角速度控制精度和稳定度。本文提出了一种基于特征频率参考的二次谐波误差自校正方法。首先,分析旋变测角误差产生的机理,获知其幅值误差和正交误差的互不相关性,并证明对旋变输出信号进行幅值调整和相位差调整可实现二次谐波误差校正。然后,在旋变和旋变数字信号转换器(Resolver-to-Digital Converter,RDC)之间设计基于比例放大的幅值校正器和基于交叉调节的相角校正器。最后,根据误差信号在线性控制系统中特征频率不变的特性,对伺服系统进行匀速控制,以角速度频谱中二次谐波频率的幅值为参考基准,分别调整幅值校正器和相角校正器,校正二次谐波误差。实验结果表明:本方法可将旋变二次谐波测角误差幅值降低78.5%,伺服系统速率波动量降低40.5%。本方法实现了旋变二次谐波测角误差的自校正,大幅提升了旋变的测角精度和伺服系统的转速控制稳定度。

关键词：测角传感器旋变测角误差自校正

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神经元轴突线粒体长距离转运的力生物学

生物化学与生物物理进展 2024年第9期51卷 2028-2036页

作者：赵虎成孙艳丽钱舒乐冯西桥清华大学航天航空学院工程力学系生物力学与医学工程研究所北京100084

作为极性细胞,神经元由胞体、网状的树突和细长并具有分支的轴突构成。完成分化的神经元在脊椎动物的整个生命周期中要保持正常的生理功能,需要大量的能量来维持静息电位与突触传递。神经元主要依赖于线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供能... 详细信息

作为极性细胞,神经元由胞体、网状的树突和细长并具有分支的轴突构成。完成分化的神经元在脊椎动物的整个生命周期中要保持正常的生理功能,需要大量的能量来维持静息电位与突触传递。神经元主要依赖于线粒体氧化磷酸化产生的ATP提供能量。神经元通过长距离运输与锚定将健康的线粒体运送并富集到轴突分支突触前末梢等能量消耗较大的区域,同时将轴突末梢老化或受损的线粒体反向转运到胞体进行清除。本文结合作者自己的研究从力学的观点,论述在驱动力作用下线粒体是如何克服阻力在轴突进行长距离运输。综述内容包括微管的极性、微管马达蛋白、线粒体衔接蛋白复合物、线粒体与锚定蛋白相互作用、细胞内阻力、线粒体与内质网的相互作用、线粒体生成、裂变、融合、分裂、质量控制等方面。这些新颖的观点将为认识由线粒体运输障碍引起的神经系统疾病提供重要的参考。

关键词：线粒体转运轴突驱动力锚定

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卫星在轨红外辐射特性地面模拟测量试验研究

红外与激光工程 2024年第6期53卷 31-38页

作者：李长亮陶东兴余汉晨刘华华尚永红朱肇昆北京跟踪与通信技术研究所北京100094 北京卫星环境工程研究所北京100094 航天系统部装备部装备审价中心北京100094

准确、多谱段、多角度的卫星目标红外辐射特性数据对于识别卫星类型、功能、关键单机(如太阳翼、天线等)等特征以及监测卫星在轨工作状态具有重要意义。目前,受限于测量手段和标校水平,实测获得的红外特性数据一般只包含少数像元,缺乏... 详细信息

准确、多谱段、多角度的卫星目标红外辐射特性数据对于识别卫星类型、功能、关键单机(如太阳翼、天线等)等特征以及监测卫星在轨工作状态具有重要意义。目前,受限于测量手段和标校水平,实测获得的红外特性数据一般只包含少数像元,缺乏卫星在轨高分辨率红外成像数据。利用卫星研制阶段开展真空热试验的机会,可以开展卫星在轨红外辐射特性数据地面模拟高质量测量。传统方式是将热像仪置于环境模拟容器外,经由安装于容器上的光学窗口测量容器内目标的红外特性。此时容器上的光学窗口会将容器外自然环境的红外背景和热像仪工作期间自身的红外辐射反射回热像仪,即光学窗口上会出现明显的环境背景及热像仪的“鬼影”。通过对红外热像仪进行真空低温环境适应性设计,将红外热像仪放置在环境模拟容器内进行测量,消除传统方式由于在环模容器外测量而在光学窗口表面引入的“鬼影”误差影响,大幅提高红外辐射特性数据的准确度。标定试验中,热像仪在真空低温环境下的温度测量误差小于±3℃,模拟测量试验表明,设计的卫星在轨红外辐射特性地面模拟测量试验方法可以获得清晰准确的星表红外特性数据,用于区分不同功能区域。

关键词：卫星目标特性模拟测量热试验红外

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空间挠性作动器的可靠性验证试验方法

中国空间科学技术（中英文） 2024年第2期44卷 118-124页

作者：叶田园刘鑫崔赪旻周元子宗红北京卫星环境工程研究所北京100094 北京控制工程研究所北京100094

为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验... 详细信息

为了对空间挠性作动器在轨运行的可靠性进行评估,针对作动器在轨工况复杂、小子样、长寿命的特点,给出了作动器可靠性验证试验方法。首先,在分析作动器结构组成及工作原理的基础上,确定了作动器可靠性特征量。然后,以寿命型可靠性试验为基本思路,针对挠性元件在轨疲劳断裂失效这一主要故障模式,根据在轨典型工况载荷数据进行疲劳试验载荷谱设计,采用试验载荷谱开展挠性元件加速疲劳寿命试验,基于试验结果给出作动器的可靠性评估结果。最后,以某型号空间挠性作动器为例,基于挠性元件加速疲劳试验进行可靠性试验验证,得到作动器可靠性评估结果。研究结果表明,该作动器可靠度满足指标要求,评估结果符合工程实际。运用所提出的可靠性验证试验方法,可为空间挠性作动器在轨运行可靠性的定量评估提供有效的技术途径,可为航天器运动机构的可靠性验证提供参考。

关键词：作动器挠性元件载荷谱加速疲劳试验可靠性评估

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基于RBFNN的双星协同仅测角定轨方法

中国惯性技术学报 2024年第5期32卷 449-456页

作者：龚柏春刘一澎马艳红任默南京航空航天大学航天学院南京210016 北京控制工程研究所北京100094 航天系统部装备部北京100094

针对空间非合作目标空间态势感知任务中弱可观测无源定轨状态的快速捕获问题,提出了一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的双星协同稀疏无源测角定轨方法。首先,在限制性三体问题的假设下建立了考虑地球非球形J2项摄动的轨道动力学模型... 详细信息

针对空间非合作目标空间态势感知任务中弱可观测无源定轨状态的快速捕获问题,提出了一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)的双星协同稀疏无源测角定轨方法。首先,在限制性三体问题的假设下建立了考虑地球非球形J2项摄动的轨道动力学模型和赤经赤纬测量模型。然后,构建了基于RBFNN的双星协同仅测角定轨框架,设计了训练数据集生成器、数据预处理方法和RBFNN结构。最后,利用地球静止轨道任务进行了数值仿真验证,并对测角频率等参数的定轨敏感性进行分析。仿真结果表明,在240 s内仅进行三次角度观测的条件下,该模型对初始相对距离估计的平均绝对百分比误差约为0.36%,目标轨道速度的估计误差在米/秒量级,可实现高精度的超短弧段稀疏无源测量定轨。

关键词：空间态势感知初始定轨仅测角径向基函数神经网络双星协同

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活性-非活性细胞界面动力学模型

四川大学学报（医学版） 2024年第1期55卷 39-46页

作者：张德清张豪舜李博清华大学工程力学系生物力学与医学工程研究所北京100084

目的利用活性液晶理论模型探究活性-非活性细胞界面的形貌动力学。方法采用活性液晶理论建立连续介质力学模型;通过对细胞单层的活性设置建立活性-非活性界面;通过有限差分及格子玻尔兹曼方法对理论方程进行数值求解分析。结果活性-非... 详细信息

目的利用活性液晶理论模型探究活性-非活性细胞界面的形貌动力学。方法采用活性液晶理论建立连续介质力学模型;通过对细胞单层的活性设置建立活性-非活性界面;通过有限差分及格子玻尔兹曼方法对理论方程进行数值求解分析。结果活性-非活性细胞单层界面呈现3种典型界面形貌,分别为直界面、波浪界面和指形界面。对于直界面,细胞取向在界面处垂直界面分布,−1/2拓扑缺陷聚集在界面,界面带负电属性;对于波浪界面,细胞取向在界面处无明显偏好,界面拓扑电荷数呈电中性;对于指形界面,细胞取向在界面处呈切向排列,+1/2拓扑缺陷聚集界面,驱动指形结构生长,界面带正电属性。结论界面处细胞排列取向会显著影响活性-非活性细胞界面形貌,这与界面的拓扑缺陷动力学密切相关。

关键词：活性细胞界面拓扑缺陷

亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪光学设计

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物理学报 2024年第3期73卷 357-369页

作者：黄一帆邢阳光沈文杰彭吉龙代树武王颖段紫雯闫雷刘越李林北京理工大学光电学院北京100081 北京卫星环境工程研究所北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京宇航系统工程研究所北京100076

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级... 详细信息

狭缝式成像光谱仪是太阳极紫外光谱成像探测的重要工具之一,然而目前国内尚无该类载荷,导致太阳物理学和空间天气学等学科在极紫外光谱诊断研究方面主要依赖国外仪器数据,严重制约了相关学科的发展.国外已发射的成像光谱仪仅具有2"量级的空间分辨率,很难观测到日冕加热模型预测的等离子体核心特征.为了更好地理解太阳不同层次大气之间的耦合过程,需要更宽光谱覆盖的太阳观测数据.鉴于此,本文提出并设计了一款亚角秒空间分辨的太阳极紫外宽波段成像光谱仪,相比现有仪器,系统能够实现更高空间和光谱分辨率、更宽光谱范围覆盖的观测.性能评价结果表明,系统在62—80 nm,92—110 nm波段内的像元空间分辨率均优于0.4",光谱分辨率均优于0.007 nm,光谱成像质量接近衍射极限,对我国未来首台空间太阳极紫外成像光谱仪的研制具有重要参考价值.

关键词：太阳极紫外光学设计成像光谱仪超环面变线距光栅

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基于数据驱动方法的在轨卫星智能温度预测

系统工程与电子技术 2024年第5期46卷 1619-1627页

作者：夏青邱实刘新颖刘明郭金生林晓辉哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001 北京卫星环境工程研究所北京100094

针对传统卫星温度预测方法在预测精度和鲁棒性方面表现不佳,难以满足高维度耦合数据预测需求的问题,提出一种针对卫星温度遥测数据的多元时序数据预测模型——改进的时间序列处理模块(advanced time series processing module,ATSPM)-Ne... 详细信息

针对传统卫星温度预测方法在预测精度和鲁棒性方面表现不佳,难以满足高维度耦合数据预测需求的问题,提出一种针对卫星温度遥测数据的多元时序数据预测模型——改进的时间序列处理模块(advanced time series processing module,ATSPM)-Net。首先,构建了包含一维卷积和门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)的ATSPM,以对高度耦合的遥测数据中的时间依赖关系进行多尺度提取。接着,设计了多元时序数据预测模型ATSPM-Net。通过堆叠ATSPM,ATSPM-Net确保模型的灵活感受野,从而实现高准确率和鲁棒性的遥测数据预测。最后,在5个数据集上进行的数值实验结果表明,相较于其他类型的时序数据预测模型,ATSPM-Net在参数量较少的情况下能展现出更优异的温度预测性能。

关键词：温度预测遥测数据时序数据预测

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天舟货运飞船人控遥操作交会对接设计与验证

宇航学报 2024年第8期45卷 1189-1204页

作者：王曦郝慧安晶石磊李皖玲廖海玲陈翔杨胜北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京控制工程研究所北京100094 中国航天员科研训练中心北京100094 北京航天飞行控制中心北京100094

人控遥操作交会对接(RVD)是无人航天器与空间站自动交会对接的备份手段,提高了交会对接的可靠性与安全性。面向天舟货运飞船与天宫空间站,运用系统工程方法设计并验证了航天员遥操作交会对接与分离撤离功能,主要创新点包括:针对遥操作... 详细信息

人控遥操作交会对接(RVD)是无人航天器与空间站自动交会对接的备份手段,提高了交会对接的可靠性与安全性。面向天舟货运飞船与天宫空间站,运用系统工程方法设计并验证了航天员遥操作交会对接与分离撤离功能,主要创新点包括:针对遥操作系统时延大的问题,采取精简系统信息主回路传输环节等措施,将系统总时延控制在1 s以内;针对船站近距离安全性的内在需求,提出了以安全性为核心、以状态转移图为工具的应急飞行方案设计方法,构建了飞行方案体系;针对遥操作交会对接系统复杂、大系统接口多的特点,提出了基于功能验证需求与地面验证条件匹配矩阵的系统级综合试验设计方法,构建了地面验证体系;针对交会灯功率不足导致阴影区远距离不能识别目标的问题,提出了空间站舱外泛光灯主动发光为主、交会对接敏感器合作目标被动反光为辅的方案。天舟二号货运飞船与天和核心舱在神舟十三号乘组操控下,圆满完成了遥操作交会对接与分离撤离在轨试验。

关键词：天舟货运飞船天宫空间站遥操作交会对接时延九自由度半物理仿真