基于陀螺星光加激光交会雷达的相对姿态确定

针对编队飞行中从飞行器与主飞行器的相对姿态确定问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的相对姿态确定方法. 采用修正罗德里格参数(MRPs)作为姿态描述参数避免奇异点. 姿态敏感器采用陀螺 星敏感器 激光交会雷达的配置模式,并且结合相对姿态动力学方程得到相对姿态确定的状态方程,建立起相对姿态确定的EKF模型. 仿真实例表明,EKF状态能在最慢300 s内收敛,MRPs的估计误差在10-5范围以内,该方法正确有效.     

航天器大角度姿态机动的自适应滑模控制

针对航天器大角度姿态机动过程中的严重非线性、航天器惯量的不确定性及外界干扰,提出了自适应滑模控制律.利用修正罗德里格参数建立航天器的数学模型,能克服欧拉角的奇异性和四元数约束条件的限制.选择一类滑模面,基于Lyapunov函数方法推导出控制律和自适应律,使控制律完全独立于对象的参数.理论分析及仿真结果表明,该控制律对航天器惯量不确定性和外界干扰有较强的鲁棒性,并且是全局渐近稳定的.     

国际空间站在轨服务技术验证发展分析

先期在轨技术验证,再逐步扩展,最终走向工程应用是开展空间项目的一般模式.本文梳理了国际空间站上开展的燃料加注和增材制造等在轨服务技术验证项目及其后续发展,分析了制约工程应用的关键技术,包括灵巧机械臂、协同操作、安全交会停靠、空间增材制造和非合作目标推进剂补加等,最后总结了国际空间站在轨服务项目的发展启示,并根据我国空间站的发展现状提出了开展相应在轨服务项目的建议.     

磁悬浮机床主轴模糊PID控制方法研究

根据磁悬浮技术在机床上的应用,建立了磁悬浮轴承控制器系统五自由度转子动力学数学模型,采取理论分析与仿真分析相结合的方法,对模糊PID控制方法进行了分析与研究.结果表明,模糊PID控制方法结构简单、易于操作,与传统的PID控制相比上升时间优于22%~25%、调节时间缩短65%~72%、超调量减小6%~8%,品质比较优越.使用模糊PID控制器在一定程度上还可降低系统的研发成本.     

服务航天器超近程逼近目标的相对姿轨耦合控制

针对服务航天器超近程逼近目标的相对姿态轨道耦合控制问题,推导了耦合动力学模型并设计了相应控制律。通过引入描述相对运动构型变化的期望相对位置矢量和位置误差矢量,将相对轨道跟踪控制问题转化为调节器的设计问题。推导了考虑对接机构安装位置的相对姿态轨道耦合动力学模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,设计了考虑未知有界干扰的相对姿态轨道耦合控制律。考虑控制输入受限进行数学仿真,结果表明所设计的控制律是有效的,并具有较好的性能。     

晶体学取向对多晶体材料微结构力学行为的影响

现代材料设计和制备,对材料性能的要求愈来愈高,对寿命估测准确程度的要求也日益严格。基于材料细观尺度层次的性能预测并以此控制材抖的宏观性能,是解决这一问题的一个有效途径。利用自主开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign构造出三维多晶体材料微结构的代表性体积单元,通过C语言、Python脚本混合编程的方式,实现对商业有限元软件ABAQUS前处理的二次开发,使之用于多晶体材料微结构几何模型的建立、材料属性与晶粒取向的赋值、边界条件的定义以及有限元网格的划分,自主开发软件AutoORI对其生成的INP文件进行一系列修改实现晶体学取向的自动替换从而预测其晶体学取向对其微结构力学行为的影响。     

典型金属冲击韧性的仿真预测

遵循金属冲击韧性试验的国家标准（GB／T229-1994）,采用有限元软件ABAQUS模拟典型金属材料的冲击试验过程。预测金属在冲击过程中,冲击时间与冲头损失动能的对应关系。通过评估已知金属材料各项性能参数即材料的强度、韧度等与冲击时间的函数关系,得到与材料冲击韧性相关的比例系数v。参考该比例系数实现对未知金属材料冲击韧性的数值预测。     

基于GPS和陀螺的航天器相对状态自主确定

根据GPS和陀螺的不同特点,将两者结合起来,设计了一种基于GPS和陀螺的相对状态自主确定算法.采用修正罗德里格参数(MRPs)作为姿态描述参数,通过建立相对轨道和相对姿态运动方程以及GPS和陀螺观测方程,运用unscented卡尔曼滤波方法(UKF)设计了双星编队相对状态自主确定算法,仿真结果验证了方法的可行性和有效性.