航天器编队飞行自适应协同避碰控制

为解决航天器编队飞行系统中存在通信时延、参数不确定的跟踪问题,并实现避免碰撞的控制目标,基于编队航天器的相对运动非线性动力学模型和势函数方法,对航天器编队飞行系统的自适应协同避碰控制方法进行了研究. 首先,在全状态反馈控制的情况下,提出了一种对通信时延和参数不确定具有鲁棒性的自适应协同避碰控制律;其次,进一步考虑速度信息不可测量的情况,通过引入一种新型滤波器设计了无速度测量的自适应协同避碰控制律,使得编队航天器实现对期望轨迹的跟踪,同时能够保证航天器编队飞行系统中航天器在安全区域飞行,避免发生相互碰撞. 最后,针对全状态反馈和无速度测量反馈的情况分别分析了航天器编队飞行闭环系统的Lyapunov稳定性,显著增强了闭环系统对通信时延和参数不确定的鲁棒性.结果表明,所设计的两种自适应协同避碰控制律可以有效地保证编队飞行航天器对期望轨迹的跟踪,且系统可以实现避免碰撞的编队飞行任务.     

近地轨道电磁编队飞行相对轨道动力学建模

本文将电磁力引入编队飞行应用中,在考虑地球扁率和大气摄动情况下,建立了电磁编队飞行相对轨道动力学模型.基于磁偶极子假设,推导了编队飞行任意两颗卫星间电磁力模型,采用Hill方程的形式给出了电磁编队飞行的相对轨道动力学表述.分别对编队飞行任意两颗卫星间电磁力、大气阻力以及地球扁率摄动进行线性化,得到了电磁编队飞行线性化相对轨道动力学模型.仿真结果表明,线性化相对轨道动力学模型合理可行,与非线性模型相比,运行3圈后误差为0.05～5 m,误差主要来自于电磁力线性化.     

电推进在电磁编队飞行碰撞规避控制中的应用

由于地球磁场的影响,电磁编队可以在近地轨道稳定飞行,通过改变电磁卫星磁极的电流大小来保持一定的编队队形.虽然地球磁场通常被看作偶极场,并随地球旋转,但地球磁场与电磁力场之间的相互作用被认为是一种内力.当电磁卫星编队突然遇到障碍物需要积极避障时,电磁力作为内力不能改变编队方向,因此,必须对电磁卫星编队施加外力,以实现碰撞规避控制.本文研究了电推进技术在电磁卫星编队碰撞规避中的应用.在此过程中,电推进提供编队转向所需的外部推力,而电磁力作为辅助推力共同作用实现碰撞规避.电推进采用多模态霍尔推力器,基于模糊推断的LQR重构控制方法进行碰撞规避过程的控制,并通过数字仿真验证了控制方法的有效性.     

一种基于目标特征的航天器间相对姿态测量方法

提出了一种基于目标特征的航天器间相对位置和相对姿态单目视觉测量方法。该方法利用目标特征点在物体坐标系中的空间坐标及其在像平面上成像点的图像坐标,根据透视成像理论,采用针孔模型解算出目标航天器与图像传感器的相对状态。提出了一种新的目标靶特征点构型设计方法,该方法适用于较大偏转姿态角的应用环境。仿真结果表明:新的特征点构型适应性好,能提高测量方法精度。该测量方法可直接用于航天器编队飞行及空间站交会对接过程中的相对姿态测量。     

基于IEKF序列图像分析的航天器相对状态测量方法

提出了一种基于IEKF序列图像分析的航天器间相对状态单目视觉测量方法。该方法利用具有正方形几何结构的4个目标特征点在物体坐标系中的空间坐标及它们在像平面上成像点的图像坐标,根据估计理论,采用迭代扩展卡尔曼滤波(iteratedextendedKalmanfilter,IEKF)方法解算出目标航天器与图像传感器的相对状态。试验结果表明:该方法不仅使作用距离大大提高,而且极大地提高了测量的稳定性。该测量方法可直接用于航天器编队飞行及空间站交会对接过程、空间监视、目标拦截等应用领域中航天器间相对状态测量。     

基于四元数和航天器姿轨信息的相对位姿确定算法

航天器间的相对位姿确定是航天器编队飞行、交会与对接、捕获与维护等重大航天任务的关键技术.基于图像信息的相对位姿确定是目前国内外研究的热点,是解决航天器相对位姿确定问题的有效方法.文中在航天器姿态动力学、机器视觉理论基础上,提出基于四元数和航天器姿轨信息的相对位姿确定算法.在定姿方面,该算法采用了四元数法,与传统的Hall算法相比,降低了雅可比矩阵的阶数,从而减小了计算量;另外,在基于四元数算法的最小二乘估计中,该算法充分利用了航天器姿轨信息作为初始值,减少了计算的迭代次数,提高了算法的效率.     

航天器交会对接位姿视觉测量迭代算法

针对航天器交会对接过程中利用单目视觉进行相对位姿参数确定问题,利利用由目标航天器上4个非共面设置的特征光标点和追踪航天器上单个CCD相机组成的交会对接航天器单目视觉测量系统,推导了交会对接航天器间相对位姿参数测量的迭代算法,将相对位姿参数求解问题转化为非线性优化问题,在目标航天器像平面空间内推导优化目标函数,利用Levenberg-Marquardt算法求解该非线性优化问题,并选择一解析算法以快速求解迭代初值,仿真结果表明算法的有效性和可靠性,能够满足交会对接航天器测量精度要求。     

新目标构型下单帧图像相对状态测量方法

提出了一种新目标特征构型下基于单帧图像的航天器间相对位置和相对姿态测量方法。该方法利用具有对称结构的目标特征点在物体坐标系中的空间坐标以及它们在像平面坐标系中的图像坐标,根据透视成像理论,解算出目标航天器与图像传感器的相对状态。所设计的目标特征靶适应性强,不仅能保证图像传感器视野内有足够的特征点,而且还可作为基于线特征的算法的目标特征。试验结果表明:在近距离范围内,新目标特征构型下的算法,具有较高的测量精度。该测量方法可直接用于航天器编队飞行以及航天器交会对接过程中的相对姿态的自主测量。     

考虑性能约束的航天器近距离悬停控制

本文主要研究了考虑预设性能的航天器交会对接中的近距离悬停控制问题.针对追踪航天器近距离悬停控制问题,首先基于追踪航天器的姿轨耦合模型设计了线性滑模控制器实现了近距离悬停任务.在此基础上,为对系统收敛过程中系统状态的暂态性能进行约束,设计了基于预设性能的滑模控制器.同时,为减少系统状态的收敛时间,针对预设性能中的性能函数...     

空间交会对接仿真技术研究

交会对接技术是实现空间飞行器在轨装配和空间求援等在轨服务的先决条件和关键技术。基于其技术复杂性,交会对接仿真已经成为研究重点。简要介绍了国外交会对接仿真技术的发展状况,分析了交会对接仿真系统的设计需求、仿真内容和仿真方法;提出在轨服务应用中交会对接仿真建模方法．并指出如何应用于交会对接过程的模拟。     

电磁场与电磁波课程教学改革探索

电磁场与电磁波是电子通信类学科的一门重要专业基础课,该课程概念抽象,理论体系严谨,公式繁杂,涉及很多的物理知识与数学分析方法。基于这些特点,结合学生的实际情况,就该课程教材体系,教学内容、教学手段等环节进行了改革与实践。     

电磁线圈的动态电磁关系分析及应用

通过对不同情况下电磁线圈的感应电动势和动念阻抗的分析,得到了因励磁电流和动态间隙而产生的感应电流的表达式,并对其合理性进行了分析.将动态电磁关系应用到电磁支撑装置中,得到了不同情况下电磁支撑装置的附加支撑刚度参数和附加阻尼参数的表达式,从而合理地解释了在参数识别实验中电磁支撑装置存在附加阻尼参数的现象.     

电磁水处理

从磁场和电场两方面对电磁水处理的机理进行了阐述,对目前常用的磁处理法、电子处理法和高频电磁场法等处理方法进行了讨论和总结,并概述了电磁水处理的应用前景     

电磁应力张量及其应用

从库仑力和安培力的基本公式出发,引用电应力张量和磁应力张量的概念,导出计算电场力和磁场力和简单数学表示式。     

大气折射与电磁波测距

对电磁波测距观测值所受到的影响进行了深入探讨，给出了计算电磁波测距观测值改正数的实用公式，并就有关问题进行了分析讨论．     

电磁场近场探测模型与测试系统

分析了电磁场近场探测的测试原理,得到了磁场探头测量电压信号的计算公式,以及以电路模型为基础的近场强度计算的随机模型.介绍了实用的测试系统构成,可以应用于实际的电磁兼容测试和失效诊断分析.     

汽车电器电磁干扰及防护的探讨

随着计算机信息处理能力的提高,现代汽车装备有各式各样由电器或电子器件构成的系统,但是只要是带电的物体都会对周围产生辐射或受到其他磁场的辐射而受到影响.通过分析现代汽车电器电磁干扰现象及其产生机理,结合我国对现代汽车电磁兼容的标准,提出了5种抑制汽车电器电磁干扰的方法.防止和降低汽车电器的电磁干扰,对汽车行驶安全起着重要...     

电磁式电压互感器引发的铁磁谐振的研究

通过仿真分析了影响铁磁谐振产生的两个重要因素,并给出了铁磁谐振发生时各相电压的特征。在模拟10kV电网实验室进行物理实验,证明了仿真结论的正确性。     

电磁干扰的测量和抑制技术

讨论了电磁干扰的测量技术,介绍了几种抑制干扰的方法,例如：屏蔽技术、接地技术、浮置技术、滤波器技术和光电耦合技术。     

坡印亭矢量与电磁能量传输

文章从坡印亭定理阐述了电磁场能量的传输及能量损耗的理论解释。