大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统

系统仿真是从方案验证、产品性能检验到故障仿真等卫星研制全过程中的一个极其重要的手段。卫星控制系统全物理仿真是研制卫星特有的一种仿真方法,它利用气浮台来仿真卫星在外层空间的低摩擦运动。三轴气浮台是卫星全物理仿真的主要设备。本文在叙述卫星控制系统全物理仿真的功能和作用之后,简要介绍大型卫星三轴气浮台全物理仿真系统组成,主要技术指标以及几个关键技术问题,最后说明该仿真系统的主要用途。     

卫星控制系统全物理仿真

仿真是应用相似定理和类比关系来研究事物,也就是用模型代替实际系统进行实验和研究.在卫星控制系统仿真中,根据所介入的模型的不同,分为数学仿真和物理仿真两类.卫星控制系统全物理仿真是研制卫星过程中特有的一种仿真方法,它利用气浮台作为运动模拟器,又称气浮台仿真.该文主要叙述卫星控制系统全物理仿真的原理和用途,简要介绍单轴气浮台和三轴气浮台两个全物理仿真系统的组成、主要设备的技术指标以及卫星控制系统全物理仿真的几个实例.     

卫星控制系统全物理仿真

本文主要叙述卫星控制系统全物理仿真的作用、原理和用途，并简要介绍两个全物理仿真系统的组成、技术指标和卫星控制系统全物理仿真的几个实例。     

基于前馈补偿的卫星姿态复合控制及物理仿真

现代对地观测卫星往往带有大型活动式有效载荷，有效载荷的运动将对卫星的姿态指向精度和姿态稳定度产生严重影响。为此需要控制系统克服有效载荷运动干扰力矩的影响，满足卫星平台的姿态指向精度和稳定度要求。本文针对此类被控对象，研究了一种基于前馈力矩补偿的复合姿态控制策略。该控制策略针对有效载荷运动产生的干扰力矩实施前馈力矩实时补偿，残余力矩及其它因素的影响则由解耦PID控制律或自抗扰控制律等反馈措施加以克服。姿态信号基于陀螺和星敏感器组合定姿，通过高精度姿态确定算法获得。利用单轴气浮台物理仿真试验验证了方案的有效性。     

挠性卫星变结构控制的全物理仿真实验分析*

我国首次挠性卫星振动控制的全物理仿真实验是基于变结构控制方案完成的。本文针对这一实验着重分析了在控制受限情况下其变结构控制系统镇定无限维挠性结构的稳定性、控制方案与系统喷气或燃料消耗的关系等问题，取得了具有实际意义的结论。     

地球观测卫星轮控系统单通道全物理仿真试验

本文主要叙述地球观测卫星轮控系统单通道全物理仿真的内容、支及试验结果,并简要叙述大型单轴气浮台全物理仿真系统的组成。     

基于LabWindows/CVI的小卫星气浮台测控终端模拟器设计与实现

介绍一种使用工业计算机和无线网卡研制的小卫星气浮台测控终端模拟器.测控终端模拟器的主要任务是模拟地面站的遥测遥控功能,其软件开发平台采用了NI公司的LabWindows/CVI.应用模块化方法设计的测控终端模拟器软件,可实现遥测数据接收、解码、显示、存储和数据回放功能,并能通过无线网络向小卫星气浮台发送遥控指令.试验结果表明,小卫星气浮台与地面测控站之间通信过程模拟效果令人满意.     

单轴气浮平台的角动量测试系统设计

为了测量气浮平台台面上转动部件的角动量,需要测量气浮平台工作过程中诸如转速、转角以及转动惯量等物理量。为此,设计了一台单轴气浮平台的测试系统,描述了系统的整体结构和相关物理量的测量方法,介绍了系统各模块的硬件和软件设计,重点提出了气浮平台台上和台下相关性数据的时间同步方案。系统测试设备简单,具有很高的数据测量精度和相关性数据的时间同步精度。     

基于图形组态的姿态控制系统仿真平台设计

针对传统姿态控制系统仿真平台设计时,经常采用的软件顺序编码方式存在直观性、操作性和通用性差的缺点,提出了一种基于图形组态的姿态控制系统仿真平台设计方法。该系统基于模块化、层次化和图态化的设计思想,搭建的图形化姿态控制系统建模环境与工具,利用邻域矩阵树搜索算法实现系统分隔和仿真排序,具备控制律设计、时序仿真分析、频域仿真分析和稳定性评估等功能,通过添加静态模型库中基础模块完成控制系统三通道可视化建模,实现不同构型下的姿态控制系统快速构建。该系统具有形象直观、功能丰富、组态灵活、操作方便、代码重复使用性强等优点,满足姿态控制系统快速闭合论证需要,可应用于型号预发展阶段和方案论证阶段,有效缩短相关仿真评估系统建设周期。     

基于计算机视觉的三轴气浮台姿态确定

为实现三轴气浮台室内姿态确定,提出一种基于计算机视觉的姿态确定方案;首先,设计一种以非同心圆对为特征的平面靶标;然后,对平面靶标成像,提取非同心椭圆对;接着,基于二次曲线不变量理论,匹配图像椭圆对和空间圆对;最后,计算平面靶标在摄像机坐标系下的姿态,实现气浮台三轴姿态确定;模拟数据和真实数据试验结果表明,三轴姿态角及光心与平面靶标距离最大相对误差分别小于0.02%和0.008%,算法平均运行时间为12.7ms,可见,提出的视觉确定方案可以实现三轴气浮台姿态精确、实时、鲁棒的测量。     

基于VC+ +的航天器姿态控制系统设计与仿真

针对采用结构化方法设计航天器仿真软件效率低的问题,基于VC 采用面向对象思想提出了一种航天器姿态动力学与控制的仿真框架。设计了一种航天器的姿态控制器,并给出了系统稳定性证明;在理论上证明了控制律的全局渐近稳定后,在所设计出的VC 仿真软件上验证了控制算法。所提出的航天器仿真软件设计方法成功应用于某型航天器姿态控制系统,实现了仿真软件的可重用性,提高了软件的可扩充性,优化了代码,取得了明显的效果。     

可重构的卫星姿控仿真测试系统设计

对卫星姿控仿真测试系统的设计需求进行分析和整理,设计和实现一种采用CPCI总线、基于分层模块化的可重构的卫星姿控仿真测试系统,该系统完成了在差异较大的2个型号卫星姿控的仿真测试。仿真实验结果表明,该系统具有应用灵活、通用性和扩展性强等特点。     

电磁轴承控制系统设计与仿真研究

介绍了电磁轴承控制系统，开发了电磁轴承控制仿真系统，研究了PID控制参数对电磁轴承控制的影响，给出了在不同的PID控制参数下的仿真结果，该研究为电磁轴承的控制系统的设计与调试提供了参考依据。     

飞行姿态控制系统半物理仿真平台开发

飞行姿态控制系统作为飞机姿态控制的重要组成部分,对飞机起降、空中姿态调整具有重要影响。为快速建立液压作动系统数值计算模型、飞行员操纵及控制单元、舵面及起落架演示单元等实验实物环节,基于 Automation Studio液压设计及仿真专用软件,设计与开发了某型飞机飞行姿态控制系统的半物理仿真实验平台。给出了飞行姿态控制系统半物理仿真平台软总体方案、硬件组成、工作原理及开发和实验流程。最后,以飞机方向舵为例,开发了包括液压油油箱、液压马达、控制阀门、作动筒及管道、溢流阀、限位开关等装置的数值计算模型,液压阀位置数字PID调节器,结合舵面及其加载演示系统PLC控制程序,配合现场人员的实际操控动作,开展了方向舵液压作动随动控制系统半物理仿真实验研究,试验并分析了飞机机翼液压作动系统位置随动过程中的运行工况,并记录关键的实验数据曲线,为飞行姿态控制系统研究提供了一种直观的仿真及分析实验方法。     

卫星姿态控制系统硬件在回路仿真研究

为了便于卫星自主智能控制技术的研究,该文研究了控制系统硬件在回路仿真技术,分析了实时仿真系统中仿真步长的确定及通讯接口技术的应用。文中详细说明了在MATLAB下采用S—function编写串口驱动模块的方法,还介绍了利用MATLAB／xPC环境下的UDP模块进行数据传输的方法。最后,该文设计了一个基于PC机的三轴稳定卫星姿态控制硬件在回路仿真系统,将反作用飞轮、陀螺等实物接人仿真系统。仿真结果表明实时仿真结果与数学仿真结果基本一致,仿真系统接口设计合理,实时性符合要求。     

基于模糊控制的无人机大气数据模拟系统研究

大气数据系统可为飞机提供高度、高度速率（升降速度）、空速和马赫数等飞机飞行状态的重要信息,并应用于飞控和导航系统中。为满足无人机半物理仿真研究的需求,提出了一种新颖的大气数据系统模拟方案,建立了由微分方程组描述的大气数据模拟系统的变结构非线性近似模型,并在此基础上进行了斜坡输入模糊控制器设计和数字仿真。仿真结果对比表明当模糊控制器各模糊语言值取高斯型隶属函数时调节时间短、进入稳态后响应平稳,控制效果最佳。     

液压支架试验台计算机监控系统

完成了支架试验台计算机监控系统的设计与开发;首先在分析液压支架试验台的结构功能和MT312-2000试验标准的基础上,确定了基于上下位机的系统设计方案;按照安全性、实时性和可靠性的要求,进行了硬件的选型和控制回路的设计;采用VB6.0开发了具有良好人机界面的上位机软件;建立了试验过程管理信息系统,实现了试验数据的管理及报表打印;利用STEP7开发了下位机控制软件,实现了试验过程的自动控制;在自由口模式下,采用VB中的MSComm控件实现了监控系统的通信,该系统工作稳定可靠且检测精度高,已用于目前国内最大的液压支架试验台,降低了成本,且提高了检测效率。