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基于学习的空间机器人在轨服务操作技术 被引量：14
1
作者 解永春 王勇 +1 位作者 陈奥 李林峰 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第4期25-37,共13页
发展具备全自主操作能力的在轨服务航天器是未来航天领域的重要方向,而赋予航天器自主学习能力是实现自主化操作的重要手段.本文首先对近年来国外在轨服务操作的重要研究计划和关键技术进行了分析,并系统论述了基于学习的机器人操作技... 发展具备全自主操作能力的在轨服务航天器是未来航天领域的重要方向,而赋予航天器自主学习能力是实现自主化操作的重要手段.本文首先对近年来国外在轨服务操作的重要研究计划和关键技术进行了分析,并系统论述了基于学习的机器人操作技术的主要理论和方法.然后,结合未来在轨服务的需求,对我们在此领域的初步研究成果“基于学习的在轨燃料补加控制系统”进行了介绍.最后,结合航天领域的特点,分析了基于学习的空间机器人在轨服务技术所面临的挑战和未来的发展方向. 展开更多
关键词 在轨服务 全自主操作 深度强化学习 机器人操作技术 基于学习的在轨燃料补加控制系统
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智能控制系统简述及研究构想 被引量：6
2
作者 吴宏鑫 常亚菲 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第4期1-6,共6页
当代科学技术的重大变革和发展,已突破旧的自动控制系统框架向具有人的经验知识直接参与控制过程的系统框架发展.将人的智能引入控制系统,则形成智能控制系统.作为控制发展的高级阶段,智能控制系统主要解决那些用传统控制方法难以解决... 当代科学技术的重大变革和发展,已突破旧的自动控制系统框架向具有人的经验知识直接参与控制过程的系统框架发展.将人的智能引入控制系统,则形成智能控制系统.作为控制发展的高级阶段,智能控制系统主要解决那些用传统控制方法难以解决的复杂系统的控制问题,以提高社会生产效率,并提高人民的生活质量水平.本文主要对智能控制系统进行简述并提出一些研究构想,首先提出智能控制系统的基本概念、目的和任务,然后重点阐述智能控制系统的结构和组成以及一些控制方案和算法,最后论述智能控制系统的研究基础,即特征建模与在线学习. 展开更多
关键词 智能控制系统 特征建模 自学习
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载人月球探测混合现实遥操作控制总体方案研究 被引量：1
3
作者 王鹏基 邢琰 +1 位作者 孙赫婕 王硕 《载人航天》 CSCD 北大核心 2021年第6期681-687,共7页
针对当前无人月球车月面巡视探测遥操作控制效率较低的问题,提出了一种基于运动预测修正和混合现实仿真技术的地月准实时遥操作控制系统总体方案。通过对月面任务操作现场进行精确三维重建和增强信息显示,实现虚实场景动态匹配;通过对... 针对当前无人月球车月面巡视探测遥操作控制效率较低的问题,提出了一种基于运动预测修正和混合现实仿真技术的地月准实时遥操作控制系统总体方案。通过对月面任务操作现场进行精确三维重建和增强信息显示,实现虚实场景动态匹配;通过对月面移动机器人进行融合定位和时延运动预测,实现虚拟场景下机器人遥操作移动控制的准实时性。构建了一套混合现实月面遥操作半实物仿真试验系统,并进行了遥操作控制误差测试。结果表明,该方案实现了远程可视的、闭环的、准实时的月面移动探测遥操作控制,提高了遥操作探测效率和操控人员的体验感,实验室内遥操作控制误差优于20cm。 展开更多
关键词 载人月球探测 准实时遥操作 预测修正 混合现实仿真 总体方案
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再入飞行器末端能量管理段纵向剖面优化方法 被引量：1
4
作者 龚宇莲 陈上上 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2018年第3期28-35,共8页
对于轨道再入飞行器,根据各阶段飞行特性和任务的不同被分为初期再入、末端能量管理以及进场着陆几个阶段.本文提出一种末端能量管理段航程及纵向剖面优选方法,通过对不同的初始航程和纵向剖面进行递推,以阻力板控制裕度最大为优化目标... 对于轨道再入飞行器,根据各阶段飞行特性和任务的不同被分为初期再入、末端能量管理以及进场着陆几个阶段.本文提出一种末端能量管理段航程及纵向剖面优选方法,通过对不同的初始航程和纵向剖面进行递推,以阻力板控制裕度最大为优化目标,选出最适应飞行器升阻特性的航程以及相应的高度动压剖面.考虑初始状态误差及气动特性偏差条件下的六自由度仿真验证所设计的纵向剖面的鲁棒性. 展开更多
关键词 轨道再入 末端能量管理 航程优化
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高超声速飞行器控制研究综述 被引量：85
5
作者 吴宏鑫 孟斌 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期756-765,共10页
高超声速飞行器控制研究主要讨论吸气式高超声速飞行器巡航控制问题和无动力高超声速飞行器返回再入控制问题.吸气式的高超声速飞行器主要针对于两种构型:锥体加速器构型和X-30构型,无动力高超声速飞行器主要考虑X-33和X-38构型.分别对... 高超声速飞行器控制研究主要讨论吸气式高超声速飞行器巡航控制问题和无动力高超声速飞行器返回再入控制问题.吸气式的高超声速飞行器主要针对于两种构型:锥体加速器构型和X-30构型,无动力高超声速飞行器主要考虑X-33和X-38构型.分别对锥体加速器构型、X-30构型和再入模式的动力学模型和控制进行了综述,并指出了近来高超声速飞行器控制研究的热点问题. 展开更多
关键词 高超声速飞行器 动力学建模 控制 再入 机体发动机一体化
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基于SVD理论的可观测度分析方法的几个反例 被引量：26
6
作者 马艳红 胡军 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第4期448-452,457,共6页
常用的可观测度(DOO)分析方法有估计误差协方差矩阵的特征值和特征向量法和可观测性矩阵的奇异值分解(SVD)方法,前者需要在滤波结束之后进行,而后者不需要进行滤波运算就可直接用于分析整个系统的可观测度。但在利用SVD方法分析系统各... 常用的可观测度(DOO)分析方法有估计误差协方差矩阵的特征值和特征向量法和可观测性矩阵的奇异值分解(SVD)方法,前者需要在滤波结束之后进行,而后者不需要进行滤波运算就可直接用于分析整个系统的可观测度。但在利用SVD方法分析系统各个状态的可观测度时,为比较不同状态变量可观度的大小,需要对系统状态进行无量纲化处理,文章通过反例说明在利用变量代换方法进行无量纲化处理时,变换前后状态可观测度分析的结果不一致,原因在于SVD方法对于状态空间坐标系的拉伸变换不具有不变性。 展开更多
关键词 可观测度 可观测性矩阵 奇异值分解 无量纲化
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一种引入陀螺角速度信息的快速对准方法 被引量：26
7
作者 高伟熙 缪玲娟 倪茂林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1596-1601,共6页
基于捷联惯导系统(SINS)的误差模型,将静基座条件下速度误差和角速度误差这两种信息作为系统的观测量,提出了一种静基座条件下快速对准的新方法,详细推导了引入陀螺角速度误差作为观测量后的观测方程,并进行了可观测性的定性分析和可观... 基于捷联惯导系统(SINS)的误差模型,将静基座条件下速度误差和角速度误差这两种信息作为系统的观测量,提出了一种静基座条件下快速对准的新方法,详细推导了引入陀螺角速度误差作为观测量后的观测方程,并进行了可观测性的定性分析和可观测度的定量计算,与常规方法相比,该方法充分利用了外部可观测信息,提高了系统状态的可观测度,加快了初始对准的速度,使系统的快速反应能力和快速机动能力大幅度提高。 展开更多
关键词 捷联惯导 初始对准 可观测性分析 可观测度
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线性定常系统特征模型的证明 被引量：24
8
作者 孟斌 吴宏鑫 《中国科学（E辑）》 CSCD 北大核心 2007年第10期1258-1271,共14页
研究线性定常系统的特征建模问题,证明了多输入多输出线性定常系统的特征模型可以用二阶时变差分方程组描述,并且刻画了特征模型的建模误差,在系统不含零实部极点的情形下,在稳态和暂态时建模误差分别为0和O(h),一般情形下,分别为O(h2)... 研究线性定常系统的特征建模问题,证明了多输入多输出线性定常系统的特征模型可以用二阶时变差分方程组描述,并且刻画了特征模型的建模误差,在系统不含零实部极点的情形下,在稳态和暂态时建模误差分别为0和O(h),一般情形下,分别为O(h2)和O(h).该证明表明特征建模与一般模型降阶方法是本质不同的,特征模型是把高阶模型的有关信息压缩到几个特征参量之中,并没有丢失系统信息. 展开更多
关键词 特征模型 建模误差 最小实现 定点控制 自适应控制
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环境温度对星敏感器测量精度的影响 被引量：19
9
作者 刘海波 谭吉春 +3 位作者 郝云彩 贾辉 谭威 杨建坤 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期40-44,共5页
环境温度对星敏感器测量精度有一定影响。运用光机结合方法,研究环境温度对星敏感器测量精度的影响。在计算典型星敏感器光学系统热效应引起的结构参数变化的基础上,分析了星敏感器星点定位误差。计算结果表明:在视场角0°附近,环... 环境温度对星敏感器测量精度有一定影响。运用光机结合方法,研究环境温度对星敏感器测量精度的影响。在计算典型星敏感器光学系统热效应引起的结构参数变化的基础上,分析了星敏感器星点定位误差。计算结果表明:在视场角0°附近,环境温度变化对星点定位精度影响较小;通过材料匹配,减小系统温度焦移系数,可以减小环境温度变化引起的星点定位误差。热补偿设计后,在环境温度-20～60℃范围内,星敏感器最大测量误差仅为0.02″,约为原系统的1/7。 展开更多
关键词 星敏感器 热-光学分析 热设计 星点定位误差
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气浮台在卫星控制系统仿真中的应用 被引量：15
10
作者 李季苏 牟小刚 +3 位作者 张锦江 王晓磊 宗红 孙宝祥 《航天控制》 CSCD 北大核心 2008年第5期64-68,共5页
本文叙述单轴和三轴气浮台仿真设备在卫星控制系统仿真中的应用,主要包括空间太阳望远镜高精度姿控系统单轴气浮台物理仿真试验研究、大型卫星平台单框架控制力矩陀螺(CGCMG)控制系统三轴气浮台物理仿真试验研究、东方红四号卫星控制系... 本文叙述单轴和三轴气浮台仿真设备在卫星控制系统仿真中的应用,主要包括空间太阳望远镜高精度姿控系统单轴气浮台物理仿真试验研究、大型卫星平台单框架控制力矩陀螺(CGCMG)控制系统三轴气浮台物理仿真试验研究、东方红四号卫星控制系统全物理仿真试验。 展开更多
关键词 单轴气浮台 三轴气浮台 卫星控制系统 物理仿真
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月球软着陆飞行动力学和制导控制建模与仿真 被引量：15
11
作者 王鹏基 张熇 曲广吉 《中国科学（E辑）》 CSCD 北大核心 2009年第3期521-527,共7页
着重对月球软着陆制动段、接近段和着陆段的飞行动力学模型进行了研究,同时基于动力学模型对各阶段制导律进行了优化设计.制动段飞行时间和距离较长,拟采用均匀球体模型,该模型也是软着陆全过程下降轨迹分析和动力学仿真的基础;制导律... 着重对月球软着陆制动段、接近段和着陆段的飞行动力学模型进行了研究,同时基于动力学模型对各阶段制导律进行了优化设计.制动段飞行时间和距离较长,拟采用均匀球体模型,该模型也是软着陆全过程下降轨迹分析和动力学仿真的基础;制导律设计中考虑到该段燃料消耗很大,主要以燃料最优为设计指标.接近段距离月面较近,且经姿态调整后接近垂直下降,拟采用平面月球模型;制导律设计采用基于重力转弯技术的最优开关制导律.着陆段几乎垂直下降,动力学模型可在平面月球模型的基础上简化为一维垂直下降模型,制导律设计拟在垂直方向采用简单的程序制导方式.最后,在考虑测量、推力误差以及环境干扰等影响下对着陆精度进行了初步仿真分析,结果表明,给出的软着陆三阶段动力学模型和制导律是可行的. 展开更多
关键词 月球软着陆 飞行动力学建模 制导律设计 着陆精度仿真
原文传递
星敏感器空间辐射效应研究 被引量：17
12
作者 周建涛 蔡伟 +1 位作者 武延鹏 卢欣 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期24-30,共7页
星敏感器作为一类高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响造成性能退化和工作异常。分析星敏感器的辐射效应机理并制定相应的防护对策,既是当前可靠性增长的基础,也是今后高性能星敏感器发展的必然要求,而国内尚缺少对这一问题的详细... 星敏感器作为一类高灵敏度光电集成部件,易受空间辐射的影响造成性能退化和工作异常。分析星敏感器的辐射效应机理并制定相应的防护对策,既是当前可靠性增长的基础,也是今后高性能星敏感器发展的必然要求,而国内尚缺少对这一问题的详细论述。阐述了空间辐射环境和星敏感器的组成以及工作原理,综述分析了空间辐射效应机理和对星敏感器产生的影响,并介绍了国外在相应防护对策上的经验,更进一步对影响星敏感器较为严重的瞬态效应做了较为深入的探讨。 展开更多
关键词 空间辐射环境 星敏感器 辐射效应 瞬态效应
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黄金分割控制的收敛性和稳定性研究 被引量：16
13
作者 孟斌 吴宏鑫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期2128-2132,共5页
研究了基于特征模型的黄金分割控制律的稳定性和收敛性问题。针对特征模型,首先选取一组广义最小方差控制目标函数中的多项式,求出在该组目标函数下的广义最小方差控制律。通过对比可知该控制律与基于特征模型的黄金分割控制律相同。进... 研究了基于特征模型的黄金分割控制律的稳定性和收敛性问题。针对特征模型,首先选取一组广义最小方差控制目标函数中的多项式,求出在该组目标函数下的广义最小方差控制律。通过对比可知该控制律与基于特征模型的黄金分割控制律相同。进而基于广义最小方差控制的稳定性和收敛性结果给出了基于特征模型的黄金分割控制律的闭环控制性质,并且在理论上给出黄金分割控制参数λ的物理意义以及选取的理论依据,为其在工程上的应用进一步奠定了理论基础。 展开更多
关键词 特征模型 黄金分割控制 稳定性 收敛性 广义最小方差控制
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高超声速飞行器再入姿态鲁棒控制 被引量：15
14
作者 赖薇 孟斌 孙洪飞 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期1287-1297,共11页
本文针对气动参数和惯性参数不确定性,同时考虑反作用控制系统(RCS)参与控制,设计高超声速再入飞行器的鲁棒自适应控制器.根据奇异摄动理论将整个控制系统分为快、慢两个回路分别进行设计,将各回路的不确定参数写成矢量的形式,并用自适... 本文针对气动参数和惯性参数不确定性,同时考虑反作用控制系统(RCS)参与控制,设计高超声速再入飞行器的鲁棒自适应控制器.根据奇异摄动理论将整个控制系统分为快、慢两个回路分别进行设计,将各回路的不确定参数写成矢量的形式,并用自适应估计器进行在线估计,从而使得控制器实现在线自适应调整.利用非线性干扰观测器来处理控制系数矩阵的不确定性部分.提出一种改进的控制分配权重函数,并将总控制力矩分配到气动舵面偏角指令和RCS所需提供的控制力矩指令.利用Lyapunov稳定性理论来分析整个闭环系统的稳定性.最后,通过仿真验证该控制方案能够有效抑制不确定参数引起的干扰. 展开更多
关键词 姿态控制 再入 气动参数不确定性 自适应 鲁棒性 控制分配
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一种抗野值自适应滤波算法及在MEMS-SINS/GPS中应用 被引量：15
15
作者 石静 缪玲娟 倪茂林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2711-2716,共6页
针对噪声统计特性不准确以及量测信号中出现的野值对滤波的不利影响,提出一种基于Kalman滤波的抗野值自适应滤波算法。该算法通过对估计误差的实时监测来调整渐消因子或进行抗野值计算,使滤波器在统计特性不准确或存在野值干扰的情况下... 针对噪声统计特性不准确以及量测信号中出现的野值对滤波的不利影响,提出一种基于Kalman滤波的抗野值自适应滤波算法。该算法通过对估计误差的实时监测来调整渐消因子或进行抗野值计算,使滤波器在统计特性不准确或存在野值干扰的情况下仍为最优估计。将其应用到MEMS-SINS/GPS组合导航系统中,仿真结果表明该算法能有效降低统计特性不准确及野值给系统造成的不利影响。 展开更多
关键词 组合导航 捷联惯性导航系统 微机电系统 自适应 抗野值
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基于脉冲星的空间飞行器自主导航技术研究 被引量：11
16
作者 熊凯 魏春岭 刘良栋 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第4期36-40,45,共6页
研究了利用X射线脉冲星实现空间飞行器自主导航的原理,指出通过测量脉冲星发射的脉冲到达航天器与到达太阳系质心的时间差可以确定该航天器的位置。给出了两种适合用于处理脉冲星观测量的方法,即基于最小二乘(LS)的方法和基于卡尔曼滤波... 研究了利用X射线脉冲星实现空间飞行器自主导航的原理,指出通过测量脉冲星发射的脉冲到达航天器与到达太阳系质心的时间差可以确定该航天器的位置。给出了两种适合用于处理脉冲星观测量的方法,即基于最小二乘(LS)的方法和基于卡尔曼滤波(KF)的方法。通过数值仿真验证了X射线脉冲星自主导航技术的可行性,并且说明采用KF算法能够有效利用卫星轨道运动方程中包含的导航信息,从而获得更高的导航精度。 展开更多
关键词 航天器 自主导航 脉冲星 卡尔曼滤波
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基于脉冲星的卫星星座自主导航技术研究 被引量：13
17
作者 熊凯 魏春岭 刘良栋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期545-549,566,共6页
研究了利用X射线脉冲星实现卫星星座自主导航的技术。指出通过脉冲星观测量,结合卫星轨道动力学特性,可以在不依赖地面测控站的情况下估计得到卫星的位置信息。将基于脉冲星的星座自主导航方法与传统的基于星间伪距测量的导航方法进行... 研究了利用X射线脉冲星实现卫星星座自主导航的技术。指出通过脉冲星观测量,结合卫星轨道动力学特性,可以在不依赖地面测控站的情况下估计得到卫星的位置信息。将基于脉冲星的星座自主导航方法与传统的基于星间伪距测量的导航方法进行了对比,结果表明,在不存在先验信息的情况下,仅利用星间相对距离观测量不能确定卫星位置;相反,脉冲星导航系统能够独立的实现星座卫星轨道确定。 展开更多
关键词 卫星星座 自主导航 脉冲星 扩展卡尔曼滤波
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星敏感器高精度星点提取系统误差分析及补偿方法研究 被引量：12
18
作者 贾辉 杨建坤 +4 位作者 李修建 杨俊才 杨孟飞 刘一武 郝云彩 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期69-76,共8页
星点质心位置提取系统误差是影响星敏感器姿态测量精度的重要因素,从理论上提出这种误差的来源、大小和物理机制,能够为进一步提高星敏感器精度提供有效的帮助.根据星点质心提取的物理过程,分析误差的来源和大小,利用频域分析方法,从采... 星点质心位置提取系统误差是影响星敏感器姿态测量精度的重要因素,从理论上提出这种误差的来源、大小和物理机制,能够为进一步提高星敏感器精度提供有效的帮助.根据星点质心提取的物理过程,分析误差的来源和大小,利用频域分析方法,从采样频率限制及采样窗口限制2个角度出发对星点图像亚像元质心提取系统误差进行了理论分析,导出了亚像元质心提取系统误差的解析表达式,得到该系统误差与像点高斯半径、像点的真实位置及采样窗口像元数量的函数关系,并在此基础上提出了以像点高斯半径为参数的误差补偿方法.研究表明,在进行了误差补偿后,像点高斯半径在0.2～1.4像元范围内,3像元窗口质心提取残余误差小于2×10-3像元,而5像元窗口质心提取残余误差小于2×10-4像元. 展开更多
关键词 星敏感器 星点提取 亚像元质心估计 质心算法 频域分析 系统误差补偿
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碰撞自规避多弹分布式协同制导与控制 被引量：12
19
作者 后德龙 陈彬 +2 位作者 王青 孙雪娇 倪茂林 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1133-1142,共10页
针对多枚导弹三维空间协同攻击机动目标情形,提出一种碰撞自规避多弹分布式协同制导律及其实现方案.基于可以测得的目标信息,将目标视作领弹,与参与协同攻击的多枚导弹形成"领弹–从弹"拓扑结构,基于网络同步算法实现导弹对... 针对多枚导弹三维空间协同攻击机动目标情形,提出一种碰撞自规避多弹分布式协同制导律及其实现方案.基于可以测得的目标信息,将目标视作领弹,与参与协同攻击的多枚导弹形成"领弹–从弹"拓扑结构,基于网络同步算法实现导弹对目标的协同攻击.为了实现碰撞自规避,当导弹与目标相距较远时,采用带安全距离的同步算法.当导弹与目标接近时,取消该安全距离.基于运动学关系,将协同制导指令转化为速度、弹道倾角和弹道偏角指令.针对指令的跟踪控制问题,提出了一种基于改进微分器的抗干扰动态面控制方案.将参数不确定和外部扰动均视为系统干扰,采用改进微分器实现对该干扰的精确估计,从而保证了闭环系统的跟踪性能.仿真结果表明本文提出的控制器实现了对协同制导指令的精确跟踪,整个方案实现了碰撞自规避协同攻击. 展开更多
关键词 协同制导 碰撞自规避 网络同步 动态面控制 改进微分器 干扰抑制
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月球软着陆下降轨迹与制导律优化设计研究 被引量：9
20
作者 王鹏基 张熇 曲广吉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1175-1179,1252,共6页
对月球软着陆全过程三阶段下降轨迹和制导律进行了优化设计研究,结合工程实际给出了月球软着陆飞行轨迹初步方案。制动段基于均匀球体三维动力学模型,获得一种燃料次优解析制导律;该制导律通过单步优化得到了推力角控制量的解析形式,并... 对月球软着陆全过程三阶段下降轨迹和制导律进行了优化设计研究,结合工程实际给出了月球软着陆飞行轨迹初步方案。制动段基于均匀球体三维动力学模型,获得一种燃料次优解析制导律;该制导律通过单步优化得到了推力角控制量的解析形式,并在推力角中引入前馈项用以消除近月点初始偏差。接近段采用平面月球模型,利用重力转弯技术,得到了解析形式的最优开关制导律。着陆段以安全性为首要目标,基于垂直降落模型,采用程序控制策略,研究了等效连续变推力制导方法。最后,分别对三阶段下降轨迹和制导律进行了算例分析,给出了软着陆全过程飞行参数变化曲线。结果表明,软着陆下降轨迹和制导律方案的设计和优化是可行的。 展开更多
关键词 月球软着陆 均匀球体模型 前馈次优解析制导 最优开关制导 等效连续变推力制导
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