带有干扰观测器的凝视航天器姿态变结构控制

研究了实现对地凝视观测时的航天器姿态控制问题.首先介绍了对地凝视模式及其成像优点,继而推导出实现对地凝视的期望姿态四元数和期望角速度,在此基础上得到姿态相对动力学和运动学方程;考虑到提高凝视成像精度、延长成像时间的要求,设计了一种变结构控制律,并采用干扰观测器的方法来抑制变结构控制的固有振颤,提高控制效果,并对这种方法和传统控制方法进行了比较.仿真结果表明,在实现对地凝视的姿态控制过程中,设计的控制器响应速度更快,具有更好的鲁棒性,并减弱了变结构控制的振颤问题.     

面向三轴气浮台的室内星敏感器定姿方法

为解决三轴气浮台垂直于地面转轴转角(偏航轴转角)难以精确测量的问题,提出了使用室内星敏感器进行三轴姿态角测量的方法.考虑到室内星敏感器与在轨星敏感器工作环境的区别,基于在轨星敏感器姿态测量方法对室内星敏感器姿态测量方法进行了研究与改进.在建立室内星敏感器姿态测量模型的基础上,采用迭代算法寻优得到三轴台高精度的三轴姿态.针对迭代算法对初始值要求较为严格的情况,采用粒子群优化算法寻优得到初始姿态矩阵.数学仿真结果验证了室内星敏感器测姿方法能够在快速测量3个转轴转角的基础上,提高偏航轴转角的精度.     

与非合作目标交会的多约束有限时间最优控制

针对拦截卫星的末端轨道拦截任务,研究了基于状态反馈的轨道控制器设计方法.考虑系统参数不确定性,建立了相对运动模型.同时考虑系统有限时间二次型性能指标、控制输入限幅和极点配置,提出了多约束条件的控制器设计问题并给出了控制器的设计方法.该方法采用线性不等式技术,根据Lyapunov稳定定理推导出控制器存在的充分条件,并将控制器的设计转化为一个凸优化问题进行求解.仿真结果表明,设计的控制器能够使系统稳定,并且能在获得最优系统有限时间性能的同时满足控制输入限幅和极点区域限制.     

小卫星测试数据在线时间序列判读方法

小卫星自动化测试是提高测试效率、缩短研制周期、降低研制成本和保证可靠性的重要手段,数据判读是测试系统的重要组成部分.传统测试数据判读多依赖于测试人员的手工比对,效率较低,难以适应于实时性较高的小卫星系统测试.针对这一问题,设计了小卫星测试系统方案和数据在线判读模型,建立了测试数据的时间序列模型,在此基础上完成数据预测算法设计和判读方法设计.最后利用飞轮和陀螺的测试数据对该方法进行了工程验证.结果表明,设计的数据预测算法和判读方法兼顾测试数据自身特点和实时性要求,能在较小的先验数据集上全面地检测出数据异常,从而显著提高测试的全面性和准确性.     

事件驱动的卫星编队姿态分布式协同控制

星间信息交互是卫星编队姿态协同控制的基础.为降低姿态协同控制对星间交互的信息量,满足资源和通信带宽受限等约束,在卫星编队Euler-Lagrange姿态动力学模型的框架内,提出了一种基于事件驱动的相对姿态分布式自适应控制算法.通过设计含有星间状态偏差、关联矩阵等的事件驱动函数,当该函数值满足条件时触发事件、更新数据,在非触发时间内利用触发时刻的信息设计控制算法,从而将卫星编队姿态一致性协同控制转化为事件驱动控制问题,有效降低了控制输入更新频次及星间信息交互量.基于Lyapunov理论证明了在事件驱动自适应控制器作用下,领航者—跟随者卫星编队系统是全局渐近稳定的.并证明了事件触发时间序列不会产生Zeno现象,即事件触发间隔时间存在下界.进行数值仿真验证事件驱动自适应控制算法的有效性,并将其与传统自适应控制算法相比较,仿真结果表明,所设计的控制算法在保证闭环系统控制性能的前提下,显著降低了控制输入更新频次和星间交互信息量,满足星上能量和星间通信能力等约束.     

微槽冷却热沉结构尺寸的优化设计

以热阻和压降作为2个目标函数建立了微槽冷却热沉的多目标优化模型,采用序列二次规划(SQP)方法对微槽的结构尺寸进行了优化设计。优化结果表明:微槽冷却热沉的结构形状对传热性能有很大的影响,与三角形和梯形结构相比,矩形微槽结构的传热效率更高。给出了2种加权系数情况下的优化尺寸,相应的微槽宽度分别为130μm和120μm,槽栅的宽度分别为176μm和350μm,微槽的高度分别为640μm和1000μm,相应的热阻分别为0.4857K/W和0.5094 K/W。对以上得到的优化结构的微槽冷却热沉的流体流动和传热进行了数值模拟,得到芯片的最高温度分别为358.34 K和361.52 K,完全可以满足工作芯片对温度的要求。     

编队小卫星星间通信系统的发展和趋势

介绍了国内外LEO/MEO编队小卫星星间通信系统的发展和研究现状及其关键技术,分析了LEO/MEO小卫星编队飞行系统的优点,最后给出发展我国LEO/MEO编队小卫星星间通信系统的几点建议.     

单晶硅薄膜法向热导率的分子动力学模拟

结合卫星"微型核"的特点,用分子动力学模拟的方法研究了硅晶体的热导率与其厚度的依变关系.采用Tersoff势能函数,用非平衡分子动力学方法(NEMD)研究了温度为400 K和500 K,厚度为2.715~10.86 nm的单晶硅薄膜的热导率.模拟结果表明:在温度为400 K和500 K时,薄膜热导率的计算值均随厚度的增加而增加,并显著小于体硅的实验值,在模拟范围内法向热导率与薄膜厚度呈近视线性关系.模拟结果表现出明显的尺寸效应.厚度为2.715 nm和8.145 nm的单晶硅薄膜的热导率随着温度的升高反而下降,且厚度越大,下降趋势越明显.     

孙村煤矿构建安全诚信管理体系探究

当前,大部分煤炭企业在管理中都面临着如何根治安全生产诚信缺失的困扰,其危害表现在多方面。从宏观上看,如煤炭企业在生产经营过程中对上级法律法规掌握不到位,顶层设计无法起到提纲挚领的作用,将导致安全生产责任落实不到位。从企业内部看,安全管理制度存在不同程度的缺陷,或在执行过程中出现偏差,将让安全生产失控。从个体行为看,部分煤炭从业人员因思想认识、素质技能参差不齐,将致使在履行对企业、对家庭、对自我安全承诺契约的过程出现失信现象。孙村煤矿经历百年开采,矿老井深,点多、面广、人员复杂给安全管理工作带来较大压力。鉴于此,本文就孙村煤矿如何构建安全诚信管理体系,将安全诚信作为全员核心价值观进行探讨。     

空位缺陷对单晶硅薄膜热导率影响的分子动力学模拟研究

采用非平衡分子动力学(NEMD)方法及Tersoff势能函数模拟了微尺度下空位结构缺陷对单晶硅薄膜热导率的影响。结果表明,硅薄膜的热导率随空位浓度的增加而明显减小。当温度为300~700K时,随着温度的升高,空位浓度对热导率的影响以及同一空位浓度下温度对热导率的影响都逐渐减弱。