空间站交会对接的一种智能控制方法与仿真

本文研究了空间站交会对接阶段的仿人智能控制问题，设计了相应的特征模型和控制逻辑，建立了系统的知识库、数据库、规则库和推理机等。最后通过对两个飞行器的空间交会对接过程的数字仿真，验证了所设计的智能控制方案的有效性。     

Modeling and analysis on the internal impact of a Stewart platform utilized for spacecraft docking

In this paper, impacts at the joints of a closed-chain mechanism are modeled and analyzed. It is assumed that a Stewart platform is attached to one end of a spacecraft to be utilized as a docking platform and the spacecraft docks with another spacecraft. When the spacecrafts dock with each other, impact will rise at the docking point and the impact is absorbed by the docking platform. Although the impact at the contact point is very large, most of the impact is absorbed by the docking platform and negligible impact is transmitted to the spacecraft. The docking platform can absorb the shock by inertial effect, not by damping or friction. To show this, modeling of the internal impulses at the joints of a multi-body system is introduced and the internal impulses of the docking platform are analyzed by the modeling method.     

交会对接视觉相对导航系统半物理仿真

飞行器自主交会对接最终逼近段,通过视觉导航系统可以精确测量两飞行器在对接过程中的相对位置和姿态。根据飞行动力学建立相对导航观测模型和状态模型;设计基于微型可见光对接敏感器的相对导航算法;应用扩展卡尔曼滤波器(EKF),并采用simulink软件模块建立相对导航算法的模型;采用实验室的光电组合测量与相对导航系统成功的进行了地面半物理仿真。实验结果表明,导航半实物系统能够为两个交会对接航天器提供足够精度的相对运动状态信息。     

基于超二次曲线障碍描述的航天器交会对接地面实验研究

航天器交会对接技术是众多空间任务得以开展的关键性技术,在进行空间在轨飞行任务之前,需开展相应的地面实验研究.首先,基于二维交会对接模型,提出了一种基于势函数法的交会对接控制方法.其次,考虑与类矩形障碍物的避撞约束以及与心形目标航天器的安全对接区域约束,并采用超二次曲线去描述该障碍物外形.然后,基于花岗岩气浮平台搭建了二维交会对接地面实验系统,设计了航天器气浮模拟器以及电磁对接机构,并开展了交会对接地面实验研究.实验结果表明了所搭建实验系统的可行性,同时也验证了所提出交会对接控制方法的有效性.     

机场目标毁伤评估算法及半物理仿真系统设计

给出了一种机场目标毁伤评估算法,基于一套半物理的基于多传感器图像融合的毁伤评估仿真系统,该系统较真实地描绘了各种地物特征,包括山川、河流、海洋等自然地貌和桥梁、机场、建筑、道路、车辆、舰船等人造目标。并搭载了红外、可见光和全景相机,可多角度地拍摄感兴趣目标,模拟真实的地貌变化及毁伤情况,为变化检测和毁伤评估提供了很好的研究素材。在详细描述半物理仿真平台的同时,也给出了两个机场目标毁伤评估算法的实验,验证了算法的优越性。     

Kinematic Calibration of a Parallel Manipulator for a Semi-physical Simulation System

In the application of a semi-physical simulation system of a space docking mechanism, the simulation precision is determined by pose accuracy of the parallel manipulator. In order to improve pose accuracy, an effective kinematic calibration method is presented to enable the full set of kinematic parameter errors to be estimated by measuring the docking mechanism’s poses. A new calibration model that takes into account geometrical parameter errors and coordinates transformation errors is derived by using a differential geometry method. Based on the calibration model, an iterative least square algorithm is utilized to calculate the above errors. Simulation and experimental results show the calibration method can obviously improve pose accuracy.     

基于精细积分理论与算法体系的时变最优控制方案工程应用

以航天器的编队飞行控制为工程背景,利用PIMCSD工具箱设计了航天器远/近程逼近的时变控制方案,并在飞行控制仿真平台上通过了验证.仿真结果表明,相对于传统的定常控制器方案,新的时变控制器方案可以在更短的控制时间内,以更少的燃料消耗,达到更高的终端控制精度,从而验证了控制方案的可行性、有效性和先进性.同时,提出的时变控制器简化实现方案不仅可以保持良好的性能指标,也便于工程设计和实现.这些工作为航天器编队控制系统的工程设计提供了有益的参考.     

直升机飞/发综合控制半物理仿真平台的视景仿真设计

针对直升机飞/发综合控制半物理仿真平台中直升机和发动机模型参数多、数据量庞大的情况,本文在VC＋＋平台下应用OpenGL组件库实现了直升机飞行过程的可视化仿真,把抽象的数据信息转化为直观的图形信息。最后,使用实时以太网连接各个计算机,采用UDP通讯协议实现数据传输。     

长期在轨推进系统故障诊断实时仿真技术研究

为了解决长期在轨航天器易出现故障的推进系统故障常规地面检测费时费力且无法完全包络全部故障模式的问题,提出了长期在轨推进系统故障诊断实时仿真技术方案,建立了长期在轨推进系统故障诊断实时测试平台。通过建立推进系统实时仿真模型,实现对长期在轨推进系统的实时仿真;依托实时测试平台对推进系统故障诊断策略进行仿真优化、对在轨飞行器故障进行诊断、并对处置预案进行验证支持故障处置决策。长期在轨推进系统故障诊断实时测试平台有效缩短了器上故障诊断策略的优化迭代周期,同时节省了大量原本用来进行试车的经费。     

WiMAX Mesh网络混合调度下的QoS保障

在WiMAX Mesh网络中,资源分配可由集中式和分布式2种调度机制完成,但多数QoS研究只针对一种调度机制。针对上述情况,提出结合2种调度机制的QoS保障机制CDCSQ,针对不同的服务采用不同的调度机制以改进QoS,其中,集中式调度用于保证实时服务,分布式调度确保Mesh内部节点的直接通信。模拟结果表明,该机制比IEEE 802.16标准中的服务延迟小。     

基于预约的信道接入机制的功率控制

在移动自组网突发性业务中,功率控制能达到节省节点能量或是提高信道复用率的作用.为了为实时业务或混合业务提供功率控制,文章提出了两个解决方案.在预约信道接入方式下,方案一采用动态链路测量方法改进PCM协议,提出了适合实时业务或混合业务的功率控制T_PCM;方案二采用优先级方法改进PCMA协议,提出了适合实时业务或混合业务的功率控制T_PCMA.利用MAISIE仿真软件对T_PCM协议的节能效率、实时业务中断率,对T_PCMA协议的信道复用率进行仿真.仿真结果显示T_PCM达到了节能目的,_PCMA达到了提高信道复用率的目的.所以,_PCM协议和T_PCMA协议是适合实时业务或混合业务的功率控制方法.     

卫星地面试验系统半物理仿真通信机制研究

以实际卫星项目的研制过程为基础,对卫星地面试验系统中的半物理仿真通信进行了研究.给出了具有数据保障和同步机制的通信方案,实现了在含有通信机制的半物理仿真环境下的卫星通信软件框架,实现了数据的中断实时收发,保证了数据正确有效传输.半物理仿真阶段,将实际的电器接口和硬件通信机制引入到模型仿真之中,采用与卫星上相同的软硬件接口,运行相同的星上协议,可以在这个阶段进行实际卫星上大部分软件的设计,保持软件系统的稳定性和可移植性.     

基于NLM策略的模块化多电平换流器研究

介绍了模块化多电平换流器的拓扑结构和工作机制,建立MMC数学模型,将电容均压控制算法运用到不同调制策略中以实现电容电压的稳定.在Matlab-Simulink及RT-LAB半实物仿真平台下搭建7电平的逆变器仿真模型,验证最近电平逼近调制的优势.结果表明最近电平逼近调制策略下换流器运行正常,输出波形质量高、谐波含量少、子模块电容电压波动小,在电平数较高的应用场合中具有较大的优势;并证明了Matlab-Simulink和RT-LAB仿真结果的一致性以及RT-LAB仿真效率的高效性.     

小卫星对上面级定向的姿控设计与验证

本文针对小卫星对上面级的快速定向问题,设计了小卫星对上面级定向的姿控方案,设计了基于陀螺的4阶龙格库塔积分算法与递阶饱和PD控制算法,首先通过数学仿真初步验证了姿控方案、姿控算法设计的正确性。在此基础上,搭建了小卫星姿控系统半实物仿真平台,并开发了相应的仿真软件,进行了飞轮开环跟踪与飞轮闭环跟踪的小卫星姿控系统半实物仿真,进一步验证了姿控方案、姿控算法设计的正确性。最后经过飞行试验,根据实际飞行结果,证明了姿控系统设计的正确性。     

一种航电系统接口软件的架构设计

在机载雷达系统研制过程中多采用半实物仿真验证雷达功能,通常由航电系统在半实物仿真平台与雷达系统之间完成数据的传输交互.为了适用于不同型号的雷达系统,在半实物仿真平台与航电系统之间需要一个接口适配环节.基于上述需求设计了一种航电系统接口软件,通过采用层次化和模块化的开发模式和接口配置、协议配置、流程配置等方法,实现了半实物仿真平台与航电系统之间的接口适配.同时该软件具有数据的收发和存储等功能,并确保数据传输的实时性和正确性.     

基于跨层设计的无线自组网方案

首先详细描述了目前无线自组网现状及问题,然后基于跨层设计思想提出一种无线节点组网方案,尤其对MAC层、网络层的实现方案进行了详细描述,最后进行样机实现并搭建半实物仿真环境进行了仿真试验,仿真结果显示该组网方案在网络吞吐量方面比传统组网模式有显著提升.     

复合控制技术在高空台进排气调压系统中的技术研究

高空台进排气压力调节系统是实现航空发动机高空台模拟试验的主要设备,进排气压力调节系统调节性能的好坏直接决定了发动机高空台模拟试验的置信度.通过对进排气压力调节控制系统的特性分析,阐述了开展复合控制技术研究在发动机高空模拟试验中的必要性和应用前景.详细介绍了建立前馈和反馈控制的进气复合压力控制系统和将常规PID控制和模糊控制两种控制策略结合起来,构成兼有两者优点的排气环境压力控制系统的具体实施方案.在半物理仿真台的试验结果表明,该控制方案是可行的.     

A new robust and secure digital image watermarking scheme based on the integer wavelet transform and singular value decomposition

In this paper, a new robust and secure digital image watermarking scheme that can be used for copyright protection is proposed. The scheme uses the integer wavelet transform (IWT) and singular value decomposition (SVD). The grey image watermark pixels values are embedded directly into the singular values of the 1-level IWT decomposed sub-bands. Experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed scheme in terms of robustness, imperceptibility and capacity due to the IWT and SVD properties. A challenge due to the false positive problem which may be faced by most of SVD-based watermarking schemes has been solved in this work by adopting a digital signature into the watermarked image. The proposed digital signature mechanism is applied to generate and embed a digital signature after embedding the watermarks; the ownership is then authenticated before extracting watermarks. Thus, the proposed scheme achieved the security issue where the false positive problem is solved, in addition to that, the scheme is considered as a blind scheme. A computer simulation is used to verify the feasibility of the proposed scheme and its robustness against various types of attacks and to compare it with some previous schemes. Furthermore, the statistical Wilcoxon signed rank test is employed to certify the effectiveness of the proposed scheme.     

某型直升机半物理仿真视景系统设计

仿真视景系统能将所采集到的数字式自动驾驶仪系统信号全面显示,并且模拟发送自动驾驶仪半物理仿真系统所需信号.视景系统集成了基于硬件采集的数据收发系统,并且通过软件实现数据接收、存储与发送.在地面半物理仿真中进行联调试验,研究探讨了该系统的技术要点,给出了系统硬件、软件设计,并对所存数据进行分析.结果表明该系统具备工程应用要求,真实的反映直升机半物理仿真试验过程.     

一种基于模糊PID的AFS电机控制方法

本文在基于汽车驾驶模拟器的自适应前照灯系统(Adaptive Front-Lighting System,AFS)半实物硬件仿真平台上,根据AFS动力学模型的特性,提出一种基于模糊PID控制的AFS步进电机控制方法。该方法以AFS动力学模型输出为输入,利用实验获得的经验人为创建语言控制规则,并依据其进行模糊推理,构成模糊规则表,计算模糊关系最终获得模糊输出判决。在实验中运用MATLAB工具将模糊PID算法和常规PID算法进行对比,并在AFS半实物仿真平台上进行性能分析。实验结果表明,模糊PID算法明显优于常规PID算法,且更适合AFS系统中步进电机的控制需求。