基于立体场景的人控交会对接仿真研究

传统的人控交会对接主要通过观察摄像机产生的十字靶标图像来完成,容易造成人的视觉误差,从而导致手动对接失败。结合图形学理论和虚拟现实技术构建的人控交会对接仿真系统为航天员实时提供逼真的虚拟立体场景,通过各种任务想定对航天员进行飞行任务训练。在实验过程中,航天员通过立体眼镜观察虚拟场景中飞行器的飞行状态,同时操作控制手柄改变飞行器的位置和姿态进行手动对接训练。通过不同的对接实验参数设置,航天员可以反复进行不同条件下的对接训练,而不需要执行空间飞行任务。实验结果表明基于立体场景的人控交会对接训练有较高的成功率。     

基于直接配点法的远程交会轨道优化设计与仿真

介绍了直接配点法在空间飞行器远程轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型,其中运动方程在地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小;控制变量为推力、方位角和高低角;终端状态受到位置和速度的约束。然后,采用直接配点法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解。仿真结果表明直接配点法对于空间飞行器远程交会轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,且求解过程具有一定的实时性。     

基于Matlab的交会对接全数字仿真系统

以月球轨道交会对接为背景,构建了仿真系统的总体框架.对交会对接系统的动力学、导航以及控制等部分进行了详细建模和设计,并基于此,建立了月球轨道交会对接系统的Simulink模型.设计了交会对接仿真系统的用户交互界面及3D动态演示,使仿真系统操作简捷、直观.全数字仿真系统可用于月球轨道交会对接任务的前期验证.进一步,利用其改进的模型进行了交会对接半物理仿真实验.实验结果说明了惯性-视觉组合导航的有效性和数字仿真系统良好的移植性.     

航天员交会对接模拟训练仿真关键技术研究

交会对接飞行任务中,需要建立手控专项训练器对航天员进行训练.针对任务背景需要,研究建立了对接训练仿真中关键的轨道动力学模型、控制机构模型、测量机构模型以及GNC模型;进行了模型误差、解算误差和响应延迟等引起的天她—致性仿真偏差分析探讨,提出了解决方法.应用文中模型和误差解决方法建立的训练系统,分别进行了自主和人控模式下试验,结果表明满足训练设计指标要求,可作为工程实现重要参考.     

对接端口间相对运动耦合动力学建模

为提高对非合作目标在轨服务任务的成功率,本文建立了两航天器交会过程的非质心点间耦合相对运动动力学模型。从传统点质量相对运动模型入手,考虑两航天器相对姿态运动和服务航天器绝对姿态运动产生的耦合作用,建立对接端口间的耦合动力学模型。分析耦合作用的种类：航天器所受外力矩产生的动力学耦合;相对姿态四元数、相对姿态角速度和服务航天器绝对姿态角速度产生的运动学耦合。最后设计了滑模控制器,实现对接端口间无碰撞安全对接。数学仿真证明,该耦合作用在交会接近过程中具有显著影响,因此不可被忽略。     

基于气浮台的交会对接相对姿态和位置控制

基于交会对接地面物理仿真系统对卫星交会对接中相对姿态和位置的控制问题进行研究,根据地面物理仿真系统的结构推导出描述系统姿态和位置运动的耦合六自由度动力学模型;基于此模型,在存在外部扰动的情况下,采用自适应快速非奇异终端滑模控制思想设计一种能够克服传统终端滑模控制奇异问题的鲁棒有限时间控制器。通过李雅普诺夫理论推导和仿真分析表明,该控制器在保证系统的有限时间稳定性和收敛性的同时能有效地抑制外部扰动。     

空间最优交会轨迹跟踪控制的参数化方法

在空间交会状态模型的基础上,通过分析航天器的轨道动力学方程,给出了空间最省燃料交会轨迹和空间最优交会轨迹跟踪控制问题的数学描述。基于线性系统的特征结构配置和模型参考方法,提出了一种空间最优交会轨迹跟踪控制的参数化方法。应用该方法设计了系统的反馈镇定控制器和前馈跟踪控制器。仿真结果表明提出的控制方案是行之有效的。     

微型航天器近旁操作地面仿真验证系统

微型航天器在交会对接、在轨服务等太空任务中所起的作用日益凸现,高精度地保证近旁操作的完成是实现其功能的关键.利用两套五自由度卫星模拟器,在一个面积为3m×4m的大理石试验台上,搭建了一套微型航天器近旁操作地面仿真验证系统.针对典型的近旁操作任务,进行了仿真实验.利用边缘检测等图像处理技术获得目标的相对位置信息,利用模糊控制方法实现了从航天器对主航天器的自主探测、自主接近和近旁保持.实验结果表明,仿真系统能够对近旁操作任务进行功能及原理的仿真验证,为进一步的工作奠定了基础.     

自主交会对接中运动参数的测量

探讨了基于双目测量系统实现自主交会对接中运动参数的一种测量方法。通过对系统数学模型的误差分析,确定标志点的检测精度是影响测量误差的主要因素。将系统中的标识点配置为圆形,利用最小二乘准则精确地估计标志像点的圆参数,以提高运动参数的测量精度。仿真实验中圆参数的估计可以达到亚像素的检测精度,验证了算法的有效性。     

载人航天器系统人机功能分配方法的研究

航天员的存在是载人航天器的重要特点 ,为了确保整个系统的安全、可靠和高效 ,在总体设计时 ,需要充分考虑航天员在空间环境条件下生活和完成特定工作的能力 ,即根据人、机器的特点进行最佳的人、机功能分配。这对长期载人飞行而言 ,尤为重要。在相关文献的基础上 ,总结了人、机器自动操作的各自特性 ,然后阐述载人航天器系统人、机功能分配的原则与方法 ,并建立了一般模型。最后 ,提出几点看法以供讨论。     

高超声速飞行器总体性能虚拟飞行试验验证系统

高超声速飞行器具有重要战略价值,但难以进行全程和整个飞行包络的真实飞行试验,基于仿真技术进行虚拟飞行试验是其总体性能分析与验证的必要手段。针对高超声速飞行器在飞行过程中总体、控制、气动、结构、动力、载荷、防热与热环境、飞行器运动学与动力学等多学科、多物理场强耦合特性,提出了高超声速飞行器高性能多物理场耦〖JP3〗合虚拟飞行试验平台体系结构,建立了高超声速飞行器多物理场耦合虚拟仿真试验模型,开发了基于高性能异构计算系统的多学科综合虚拟飞行试验系统,为实现高超声速飞行器的总体设计提供了可靠、实用的验证途径。     

A NEW CHARACTERIZATION OF NBU CLASS OF LIFE DISTRIBUTIONS WITH APPLICATION

Assume an unreliable workstation performing jobs with a random service time, namely, it occasionally breaks down because of unexpected interruptions. As an interruption really occurs, the station is instantaneously repaired and the uncompleted job is restarted again from the beginning till a job is completed without being interrupted. The total service time is shown to be NBU if and only if the total time it takes to finish each job with interruptions is stochastically larger than that without them, irrespective of when and how the breakdowns occur. As an application, a nonparametric procedure is developed to test for the strict NBU property of the service time. Finally, some numerical simulations are presented as well.     

基于RBFNN的DMFC温度建模与神经模糊控制研究

为了提高燃料电池的发电性能，直接甲醇燃料电池（DMFC）堆的运行温度应该控制在一个合适的范围内。简单介绍了利用RBF神经网络基于实验的输入输出数据建立DMFC电堆温度模型的方法，避开了电堆的内部复杂性；在控制过程中，将训练好的网络模型作为DMFC控制系统的参考模型，采用一种改进的模糊遗传算法（FGA）在残对神经模糊控制器的参数进行自适应调整。采用最近邻聚类算法小（NNCA）对控制器的模糊规则库进行更新。在仿真实验中，将所提出的算法与非线性PID和传统模糊算法进行比较，结果表明所设计的神经模糊控制器具有较好的性能。     

小卫星姿控系统设计、分析与仿真测试一体化平台开发

基于并行工程的开发理念,依据星上姿控系统的技术特点和开发流程,搭建了一个集任务分析、控制算法设计与优化、软硬件开发、分系统及整星仿真、测试和验收于一体的"小卫星姿控系统设计、分析与仿真测试一体化平台",实现"边设计边测试"的高级开发理念,可为小卫星姿控系统研制开发全过程提供一整套技术解决方案,对于减少整星集成测试出错及零部件返工、提高系统开发过程中的柔性、缩短系统开发周期具有重要意义。仿真试验结果表明,集成平台可大幅提高卫星姿控系统开发效率,对后续系列型号卫星姿控系统的研制开发也具有重要应用价值。     

虚拟技术在空间交会仿真中的应用

虚拟现实技术近年来在国际上得到迅速发展。本文具体讨论应用虚拟现实技术在空间交会对拉仿真中的应用，虚拟交会牟接仿真器具有设备简单，投资少，逼真度高，功能全等特点，是一项值得在仿真方面推广应用的技术。     

Reservation-based feedback scheduling of MPC tasks

A reservation-based feedback scheduling (FS-CBS) of a set of model predictive control (MPC) tasks is presented to optimize the global control performance subject to limited computational resource. Implemented as anytime algorithm, MPC task allows computation time to be traded for control performance. Each MPC task is assigned with a constant bandwidth server (CBS), whose reserved processor time is adjusted dynamically. The FS-CBS is shown robust against the varying of execution time of MPC tasks at runtime. Simulation results illustrate its effectiveness.     

某型发动机燃油控制执行机构仿真与验证试验

某型飞行验证机采用巡航弹用涡喷发动机为动力,由于飞行包线大大扩展,且发动机工作状态增多,需对燃油调控系统进行仿真,研究发动机控制系统特性。基于质量连续与力平衡方程在MSC EASY5仿真平台框架下建立了燃油调节执行机构的动力学模型,进行了开环控制结构下执行机构系统稳态和动态特性仿真,并在半物理动态模拟实验台上进行了验证试验。研究结果表明,调节器执行机构系统满足发动机工况范围技术指标要求,为发动机控制系统改型研制打下了基础;采用的建模与仿真方法用于工程设计是可行的,为发动机燃油控制系统的设计与仿真研究提供了一种便捷的技术手段。     

交会对接仿真系统的设计策略研究

针对交会对接仿真系统的三种实现方式，提出先研制一种可扩充的RVD数字仿真系统，再在其基础上进行扩充的研究方案。在给出系统动力学模型的基础上，根据该数字仿真系统可扩充性的要求，利用面向对象的仿真技术分析了RVD数字仿真系统的设计策略，给出了仿真系统的总体框架。最后，在系统分析的基础上建立了一个初步的面向对象RVD仿真系统。     

基于Matlab的四轮转向车辆操纵稳定性仿真研究

建立了四轮转向车辆操纵动力学模型，详细地描述了在Matlab环境下四轮转向车辆操纵稳定性的动态仿真过程，研究了转向的稳态和瞬态响应特性及其控制参数的影响，并与传统前轮转向车辆进行了比较分析．最后以零侧偏角为目标对控制参数进行了优化．研究结果可为评价四轮转向车辆的系统设计和控制律提供理论依据。