载人航天器环热控一体化仿真分析

采用系统建模及仿真方法搭建了一种典型载人航天器环热控一体化系统模型，分析了系统的性能。针对3人7天载人飞行工况开展了仿真分析，结果表明，经过合理设计，该系统可将舱内温湿度、压力、氧分压等参数控制在航天医学指标要求范围内。环热控系统仿真结果较好地预测了系统工作过程，显示了主要参数的变化情况，结果合理，验证了仿真方法、系统仿真模型的正确性。通过控制流体回路外回路旁通阀门开度，可准确控制外回路控温点温度，保证舱内温湿度在合理范围之内。此外，外回路控温点的设定会对环热控系统状态带来影响，通过合理设计外回路控温点，可保证舱内温湿度满足航天医学指标要求。     

载人航天器舱内通风空调特性和数值模拟

由于载人航天器这一密闭狭小空间及其微重力这一特殊环境，舱内通风空调问题和热舒适环境与地面的HVAC问题不同，微重力效应特别是自然对流大为减弱影响着通风换热效果。本文首先分析了舱内通风空调问题的特殊性，通过无量纲分析和计算微重力的流体力学效应，然后利用FLUENT软件对两种集中通风方式进行数值模拟。模拟结果表明：微重力下几乎不存在“冷风下坠”或者“热羽”现象；集中斜进风在一定的进风角度和Re数下出现分岔解现象；与常重力相同通风条件下，微重力下自然对流的减弱使得舱内温度降低，换热减少，因此满足常重力热舒适要求的通风条件不一定满足微重力下热舒适性的要求。     

地球同步轨道环境下外露介质深层带电仿真分析

空间高能带电粒子可导致航天器外露介质深层带电,从而对航天器的可靠运行带来潜在威胁。为了考察介质起电规律和最终评估深层带电危害,基于电荷守恒定律,建立了介质深层带电的数学模型,并通过数值求解,实现了对外露介质深层带电的时域3维仿真分析。该模型综合考虑了介质电导率受辐射剂量率、强电场和温度的影响。对典型的天线支撑介质结构进行仿真,结果表明:地球同步轨道环境下外露介质面临着严重的深层带电与介质击穿放电威胁,环境温度是影响外露介质内带电的关键因素。天线支撑结构的局部数10 MV/m以上强电场和10 KV以上高电压,很可能成为航天器表面放电或关键部位功能失常的诱导因素。     

Observer-based prescribed performance attitude control for flexible spacecraft with actuator saturation

This paper investigates the prescribed performance attitude control problem for flexible spacecraft subject to external disturbances and actuator constraints. By using a new performance function and an error transformation, the attitude control system is transformed into an error system which will be kept bounded to ensure expected dynamic and steady-state responses. Compared with the commonly used performance function, the modified one has an explicit prespecified terminal time which determines the maximum convergence time of the attitude control system. A modal observer and a disturbance observer are designed to deal with the flexible vibration and disturbances, respectively. Furthermore, when considering actuator saturation, an improved control strategy is developed with an auxiliary system utilized to compensate the saturation. The stability of the closed-loop system is analyzed by Lyapunov theory. Simulation results show the effectiveness and performance of the proposed methods.     

基于一类二阶线性变参系统特征结构配置的完全参数化方法

通过设计一个比例微分控制律u=K0(θ)q+K1(θ)q来对二阶线性变参系统q-A(θ)qC(θ)q=B(θ)u进行特征结构配置,其中状态空间矩阵[A(θ)B(θ)]取决于一系列在线可测的时变参数,同时为上述特征结构配置问题的解决提供了一种新的拥有最大设计自由度的参数化方法。该方法主要的计算量在于两组矩阵的初等变换,而且在选择一些合适的闭环特征值的前提下,实际计算仅涉及到一系列奇异值分解。同时,由于该方法直接应用原有二阶变参系统的系数矩阵A(θ)、B(θ)和C(θ),因此大多数的计算主要针对n维矩阵。最后针对航天器在轨加油姿态系统控制的仿真验证了该方法的有效性和实用性。     

基于数字孪生的航天器装配质量监控与预测技术

鉴于航天器装配过程中不确定因素多,无法准确有效地预测和评估航天器的实际性能,装配过程中因进行大量复杂的性能试验来验证产品性能指标的符合性而极大影响了装配效率,提出一种基于数字孪生的航天器装配质量在线监控与预测方法。分析了航天器装配执行层面总体流程的特点,在此基础上给出面向航天器装配质量的数字孪生建模方法,以及面向数字孪生构建的产品监控与数据管理方法,最后提出一种基于灰度关联的装配过程质量综合预测方法,可用于航天器装配质量预测。以空间站某泵组件产品为实例,验证了所提方法的正确性。     

挠性航天器姿态机动和振动抑制的自适应控制

针对挠性航天器姿态机动控制中存在的参数不确定性、外部干扰、挠性附件振动及挠性模态不易直接测量的问题,提出一种具有干扰抑制的自适应输出反馈机动控制器设计方法.设计中无需忽略挠性附件和中心刚体的耦合,利用挠性附件固有物理特性构造一种结构简单的开环模态观测器,然后用以此获得的模态估计信息及可测量的姿态四元数和角速度信息,基于...     

DDS体系在飞行器地面测试系统中的应用

针对飞行器地面测试系统需要满足多种不同类型的数据传输、较高的数据传输速率、较高的数据传输实时性的目的,采用广播式网络通信体系DDS数据通信体系进行飞行器地面测试系统构建的方法。通过某型号飞行器地面测试以及各项大型试验。得出DDS数据通信体系具有高实时性、系统网络架构易于扩展、能够适应不同类型数据传输、数据通信模式灵活可配置等诸多结论,DDS数据通信体系完全能够满足飞行器地面测试的应用需求。     

基于自抗扰控制的空间飞行器姿态控制研究

空间飞行器姿态控制的主流方法是基于经典控制理论的,但它要求建立对象精确的数学模型。当对象模型不精确或是具有非线性、时变特性时,经典控制方法将很难满足实际的设计要求。在分析了空间飞行器姿态运动特性的基础上,引入自抗扰技术,设计了两种姿态控制系统,并将两者的结果进行对比,验证了自抗扰控制方法的有效性,同时指出了在实际应用中需注意的问题。     

基于 CPCI 模块的无人航天器软件重构技术

针对传统无人航天器软件重构技术耗时过长和重构性能较差的问题,提出基于 CPCI 模块的无人航天器软件重构技术.调用 CPCI 模块内总线的所有接口控制模块动态加载的顺序,实现 CPCI 模块的动态加载;利用 VI 程序配置和 FPGAVI 子程序配置,完成无人航天器上位机的标定开发,通过 FPGA 配置时序执行点火、喷火、驱动和熄火等重要指令.集成多个 AD 采集板,完成软件烧写程序,启动 CPCI 模块内的各个接口,完成模块动态配置,实现软件重构.实验结果表明,基于 CPCI 模块动态加载的无人航天器软件重构技术的重构耗时短,运行有效功率较高,电机转速稳定.