微纳卫星的微尺度传热问题及其解决方法

对微纳卫星中存在的微尺度传热问题及微尺度传热的研究现状进行了论述和分析.介绍了可以解决微尺度传热问题的几种微器件及其工作原理,提出可以应用于微纳卫星热控设计中的新材料和冷却办法.     

磁铰链约束下的微纳聚合体卫星柔顺变构控制

为使磁铰链约束下的微纳聚合体卫星克服磁铰链阻力矩的阻碍作用成功实现变构,并防止变构过程中磁铰链的脱附,减小模块再拼接时的碰撞冲击,设计了一种用于微纳聚合体卫星的柔顺变构控制方法.首先利用第2类拉格朗日方程建立了磁铰链约束下的多刚体系统的动力学模型,设计了微纳聚合体卫星变构的模糊控制律; 然后根据柔顺控制的要求设计了一种量化因子Ke与Kc的模糊调节器,引入到原模糊控制器中以改进控制方法. 此控制方法具有不依赖系统动力学模型、仅需对参与变构的模块施加控制的优点. 为量化评估变构过程的柔顺程度,设计了两个柔顺程度评估参数; 最后通过仿真与气浮台物理试验对控制方法进行了验证,对比了固定量化因子与量化因子在线调节两种控制方法下变构过程的柔顺程度. 数学仿真与气浮台的物理试验结果表明, 改进后的模糊控制相比于固定量化因子的模糊控制,可使变构过程中模块相对运动角速度变化更加平缓,模块再拼接时相对角速度更小,达到了柔顺变构的目标.     

基于遥测数据的定点自旋卫星姿态选优方法

自旋姿态确定和控制都是由地面完成,由于几何观测条件限制、测量误差和计算方法不同,姿态确定结果往往不一致,进而影响到姿态应用和控制精度.充分利用卫星定点后,星上红外地球敏感器对地观测弦宽变化规律,确定了自旋轴与轨道法向夹角与地球测量弦宽关系,推导了由卫星下传遥测数据差分值计算自旋轴与轨道法向夹角的计算公式,由于消除了测量数据系统差,精度得到了很大提高,在此基础上提出的姿态选优算法可以从不同定姿结果中选出最接近卫星真实情况的姿态.该方法已经在我国在轨自旋卫星日常测控中得到应用.     

基于抗差自适应估计的微纳卫星相对定位算法

为了解决微纳卫星编队执行姿态机动任务时,差分定位性能降低甚至不能定位的问题,提出基于全视角天线组件的GPS接收和差分定位系统方案.针对星载高动态环境,改进基于几何无关(GF)差分组合和衰减窗口的伪距粗差探测方法.采用抗差自适应扩展卡尔曼滤波算法,将基于新息向量的观测噪声协方差矩阵开窗估计法应用于实时差分定位.建立半物理仿真平台,开展不同场景下的差分定位性能对比验证.结果表明,在全弧段侧摆与区间“侧摆-回正”机动条件下,所提出的基于全视角方案的滤波和估计算法相比于常规方案的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在定位星数、定位精度上均有大幅提升,在短、长基线情况下分别可以达到厘米、分米级的相对定位精度.     

用于微小卫星姿轨控的激光烧蚀微推力器

随着微小卫星技术的不断发展,微推进系统对于微推力器的需求越来越高。激光烧蚀微推力器技术作为一种新型的电推进微推力器技术,在推进性能和系统集成方面具有鲜明的特色。以微小卫星的发展所带来的微推进系统的需求为应用背景,对比分析各种适合微小卫星需求的微推力器特点,跟踪激光烧蚀微推力器的最新研究进展,对2种典型微推力器性能进行了对比、分析和评估,最后给出了进一步研究的建议。     

纳微茉莉香精在纺织品上的应用研究

研究了纳微茉莉香精在纺织品上的加香整理工艺,并对加香后的纺织品进行了性能测定和表征。结果表明,较优的负压加香条件为：真空度为一0．075MPa,加香时间为1．5h。经负压加香整理后的纺织品通过扫描电镜和红外光谱观测,织物表面存在一定数量的纳微茉莉香精;放置10d后,经气味指纹分析检测,芳香纺织品的香气没有明显变化,且具有一定的耐洗涤性。     

链刚性对高分子溶液在微纳通道内流动的影响

采用蠕虫状链(worm-like chain)模型表示高分子链,用耗散粒子动力学(DPD)方法模拟微纳通道内高分子溶液的压力流,研究链刚性对高分子链迁移以及通道内速度场的影响.研究结果表明,链刚性越强,高分子链受到的阻力越大,降低高分子链周围流体的速度,使高分子溶液整体流速减小.模拟结果还显示,当链刚度较小时,高分子链在微通道压力流中会向通道中心方向迁移,并随着流场增强迁移越明显,但随着链刚性增强,壁面附近的高分子链排空层厚度减小,通道中心处的高分子链浓度也减小,高分子链质心分布呈明显的双峰状,与实验结果吻合.模拟结果对相关微纳流控机械的设计和优化具有指导意义.     

铝合金表面微纳结构的制备及性能研究

通过线切割在铝合金基体表面构筑出方柱形微纳结构,研究了该微纳结构经氟硅烷低表面能处理后的润湿及抗海水腐蚀特性。结果表明,制备表面获得了优异的超疏水特性,其水滴接触角为163.5°,滚动角2.7°。通过电化学测试进一步表明用线切割在铝合金表面构筑的微纳结构及超疏水膜层结构有效抑制了基体电化学腐蚀所必需的阴极和阳极反应,同时阻断了腐蚀介质与基体的接触,最终达到铝合金板表面腐蚀防护的目的,对拓宽铝合金材料的工程应用具有深远的意义。     

基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法

针对卫星编队飞行过程中由于任务的改变或成员的进出导致编队构型重构的问题,推导和定义了描述卫星编队的相对轨道要素;提出了基于相对轨道要素的卫星编队构型重构制导算法;使用该算法对近地圆轨道上的卫星编队重构过程中各控制因素与速度增量的关系进行了分析。结果表明,该算法能够综合考虑构型重构时运行状态、约束条件、调整策略、能量消耗等因素,便于实现编队重构的整体优化。     

基于波谱分析的棉纺跨工序不匀计算机诊断

针对棉纺条干不匀的波谱分析法的不足，分析了基于波谱分析的跨工序不匀计算机诊断的基本原理，结合生产实际，设计了跨工序不匀诊断的具体算法，并编程实现。     

基于MF-CDMA的低轨道通信卫星系统容量分析

研究了全球星卫星通信系统在干扰条件下的通信容量。根据MF-CDMA模型特征,介绍了一种干扰因子的计算方法,分析了干扰因子与系统可供信道量的关系。结合全球星系统的特点,选择了典型的信道和链路参数进行估算,分别得到了系统的可供信道量和系统通信容量。实验结果表明在干扰因子和信噪比合理的情况下,全球星系统的用户的通信需求是不难满足的。     

基于非概率模型的星载天线展开机构可靠性分析

对某周边桁架式大型星载天线的展开运动机理进行了研究，建立了展开机构的力学分析和非概率运动可靠性的分析模型，综合考虑尺寸误差和太空环境因素的影响，将运动功能函数视为区间变量函数，利用优化算法推导出非概率可靠性计算公式，对机构在整个展开过程中的运动可靠性进行预测，并和将运动功能函数中的变量视为正态分布的概率模型下的可靠度相比较，概率可靠性指标约为非概率可靠性指标的3倍，两者的变化趋势相同，而且与试验过程比较吻合。     

相位误差对MEMS陀螺检测的影响分析及校正

为提升MEMS陀螺的整体检测性能,对解调参考信号的相位误差对MEMS陀螺检测的影响进行了分析,提出了基于矢量内积鉴相器的相位校正方法.首先从原理上分析了相位误差对解调结果的影响,然后建立了开环解调、静电力反馈正交误差消除加开环解调、静电力反馈正交误差消除加闭环解调3种典型MEMS陀螺检测电路的仿真模型,对解调参考信号存在相位误差的情况进行了仿真。仿真结果表明:不同解调方式中,相位误差对角速度和正交误差的解调影响基本一致,对陀螺的动态范围影响各不相同.同等输入条件下,解调参考信号的相位误差越大,角速度和正交误差的解调结果与真实值的偏差就越大,有必要进行相位校正以消除其影响。 在此基础上,首次将矢量内积鉴相法引入了MEMS陀螺检测电路中,提出了一种可以适用于3种情况的相位校正方法,并进行了仿真。仿真显示,该方法可以消除相位误差,校正正交误差系数和角速度解调误差,提升静电力反馈正交误差消除加开环解调电路的动态范围,且不会影响MEMS陀螺的启动时间,具备良好的通用性。