摘要：为一种新的重力场测量方式———内编队卫星设计了相对位置红外测量系统。为了实现内编队卫星系统中封闭空间内移动物体的相对位置测量,同时在满足测量精度的条件下实现对光压、电磁辐射等干扰力的抑制,提出了一系列适合该系统的特色设计。这些设计基于热-电-机一体化设计思想,主要包括:合适的腔体构型和相机布局,成像电路结构,动态循环的稳定成像热环境,delta并联校正装置以及合理的交会定位策略。实验表明,通过上述设计,可获得信噪比良好的红外图像,能够高精度地解算出内卫星的相对位置,在满足抑制干扰力的同时实现了长时间连续精确测量。

摘要：研究了在输入饱和约束条件下的航天器相对运动的姿态和轨道一体化控制问题。首先,基于单位对偶四元数给出了航天器6自由度相对运动的数学模型,利用误差对偶四元数来描述航天器的相对姿态和相对位置。接着,针对输入饱和问题,提出了一种对航天器模型参数不确定性和外部有界干扰具有较强鲁棒性的自适应控制器,并通过李雅普诺夫方法从理论上严格证明了整个闭环系统的全局渐近稳定性。最后,通过数值仿真来验证设计方法的有效性和可行性,并且与其他方法进行了比较,结果表明设计的方法能够抑制输入饱和的问题,在性能上具有更快的收敛速度和更强的鲁棒性。

摘要：针对强耦合条件下的三维制导问题提出了一种新的设计框架。滚动引起的俯仰、偏航通道之间的强耦合关系,使得双通道解耦的三维制导律设计困难,使用微分平坦方法可以克服这一困难。首先使用矢量建立了导弹的一般运动学描述,并由此证明导弹制导系统是微分平坦的。依据系统的平坦输出设计比例-微分(PD)控制律可以实现目标静止或机动时的制导。进一步,通过对PD参数的适当约束可以实现任意落角及任意入射方位角的制导。仿真结果验证了该设计的优点。

摘要：本文针对地面移动机器人,在CAN总线的基础上,设计了一种模块化的控制器结构。这种设计具有可靠性强、扩展性好等特点。实际应用证明了该设计的可行性。

摘要：使用李群方法设计了一种新型三维制导律。在俯仰、偏航通道之间存在强耦合关系时,基于双通道解耦的假设构造三维制导律变得困难,而基于李群方法则可以在不进行通道解耦的条件下进行制导律设计。本文首先基于矢量建立了三维制导的一般运动学模型,在给出了矢量的SO(3)群描述之后,按照SO(3)群上的广义比例-微分(PD)控制方式进行了制导律设计。所得到的三维制导律既能用于目标机动的制导,也能用于有终端约束的制导。该制导律在二维平面的简化结果与传统比例导引的结果一致。最后用典型飞行轨迹仿真验证了其可行性和良好的性能。

摘要：在对偶四元数的框架下研究了主从式编队卫星相对姿态和相对位置跟踪控制的优化问题.首先,给出了用对偶四元数描述的编队卫星六自由度的相对运动模型.接着,把系统模型拆分为标称系统和扰动系统,对于标称系统,使用李雅普诺夫优化控制技术和轨迹跟踪优化的方法来得到非线性系统的次优解,而对于扰动系统,利用滑模控制来确保闭环系统的鲁棒性,为此把最优控制和滑模控制结合起来提出了一种优化的积分滑模控制器,并通过李雅普诺夫方法严格地证明了整个闭环系统的全局渐近稳定性.最后,通过数学仿真来验证设计方法的有效性和可行性,结果表明本文的方法能够实现编队卫星姿轨跟踪的精确控制,收敛速度较快,得到的性能指标更小,且对模型参数不确定性和外部有界干扰具有较强鲁棒性.

摘要：针对欠驱动的非对称航天器设计六自由度相对运动的姿轨耦合控制器.首先,给出用对偶四元数描述的六自由度相对运动模型;然后,基于矩阵广义逆和空控制向量提出广义的滑模控制器,以实现相对姿态欠驱动控制的渐近稳定;最后,考虑姿轨耦合特性,利用高斯伪谱法和非线性规划得到相对轨道运动能量最省的轨迹,进而利用滑模变结构控制实现对该轨迹的跟踪.仿真结果表明,所提出的方法是有效和可行的,而且较其他方法消耗的能量更少.

摘要：红外成像系统由于探测器加工工艺的限制,很难通过减小像元尺寸或增加阵元数量的方式实现高分辨率成像。压缩感知理论提供了一种新的提高成像分辨率的方法,在光学系统的焦平面处放置编码掩膜,使得红外探测器得到的图像是被观测场景的压缩采样,再通过稀疏优化算法重构出原始图像。决定图像分辨率的不是探测器的像素尺寸,而是编码掩膜的孔径大小。在此框架下,设计了合适的光学编码掩膜子阵,利用多路技术实现了对同一场景的多次压缩采样,采用了线性Bregman迭代思想进行重构算法的设计,解决了二维成像大规模重构算法的求解速度和精度问题。数值仿真表明,该方法在保证图像重构质量的前提下可显著提高红外成像的分辨率。

摘要：基于旋量提出了一种任务空间实时轨迹规划的新算法.该算法借鉴了机器人制导的设计思想,以空间机器人目标捕获为应用背景,可以仅依靠视线测量信息实现多种约束条件下的轨迹规划.首先给出了矢量的旋量表示方法,在此基础上设计了一种类似于比例导引的新型三维制导律.应用新型三维制导律计算出运动的法向加速度,并根据安全性的要求计算出线加速度;两者结合完成了轨迹生成的实时算法.生成的轨迹安全可行,且具有一定的优化特性.仿真结果证明了该规划算法的有效性.

摘要：结合微分几何和李群方法的优点,设计了一种非解耦的新型三维(3D)制导律。首先,基于微分几何理论,得到了导弹运动的微分几何描述方程,无需估计剩余飞行时间。然后,通过李群旋量描述,建立了视线方位角与视线角速率之间的联系。最后,在以上工作的基础上,利用李雅普诺夫稳定理论,针对导弹制导的无终端约束和有终端约束情况分别进行了相应制导律设计。该制导律不需要估算剩余飞行时间,并且能够满足终端角度约束的要求。仿真结果表明:所设计制导律能够适应于高速、大机动倾斜转弯(BTT)导弹精确制导。弹;三维制导律;微分几何控制;李群控制;