摘要：针对空间机械臂在执行在轨部件替换、在轨燃料加注以及空间站站内任务时所涉及的插拔孔操作控制问题,提出了一种空间机械臂在轨插拔孔操作的超扭曲滑模阻抗控制策略。首先,结合空间机械臂末端部件插头输出插拔孔主动力与孔内摩擦阻力作用关系,利用第二类拉格朗日方程,建立了载体位置、姿态均不受控下,漂浮基空间机械臂在轨插拔孔操作过程系统动力学方程。其次,由空间机械臂末端部件插头位姿及其输出插拔孔主动力之间的动态关系以及阻抗控制原理,建立了阻抗控制模型。最后,针对系统同时存在动力学不确定与外部扰动,将超扭曲算法与滑模控制结合,从而设计了超扭曲滑模阻抗控制策略;并通过李雅普诺夫理论,证明了控制系统的稳定性。该控制策略将滑模控制中的高频切换部分隐藏至滑模变量的高阶导数中,有效抑制普通滑模算法产生的抖振,同时补偿系统的不确定与外部扰动。数值仿真结果表明,部件插头位置精度均优于1 mm,姿态精度均优于0.5°,输出力精度均优于1.5 N,验证了所提出控制策略的有效性。

摘要：利用空间机械臂进行在轨组装、维护、燃料加注等已成为必然趋势,而插、拔孔操作是实现上述任务的基础。讨论了空间机械臂在轨插、拔孔操作的阻抗控制问题。首先,建立了载体位置、姿态均不受控下,空间机械臂在轨插、拔孔操作过程系统动力学方程;由末端部件插头位姿及其输出主动力之间的动态关系以及阻抗控制原理,建立了阻抗控制模型。在此基础上,针对系统同时存在动力学不确定与外部扰动的情况,基于事件触发机制,设计了空间机械臂在轨插、拔孔操作事件触发滑模阻抗控制策略;并通过李雅普诺夫理论,证明了控制系统的稳定性。该控制策略的作用机理即:当系统保持稳定时,控制输入不更新;当系统趋于不稳定时,控制输入更新。由于不必时时更新控制律,系统内部传输及计算的数据量较少,更适于空间站计算机运算、存储能力有限的情况。系统数值仿真,验证了上述控制策略的有效性。

摘要：星间链路(ISL)是我国北斗三号克服区域布站、实现高精度服务的关键,其天线相位中心偏差(PCO)在设备出厂时会依据质量、设计姿态进行地面标定,但在卫星发射、入轨及在轨阶段,燃料消耗、天线展开姿态等均会引起卫星质量与姿态的变化,这将导致在轨的PCO与地面标定值不一致,该变化量会作为误差引入到测量值,进而影响卫星轨道确定精度。因此,该文研究了在轨卫星的星间链路天线相位中心偏差标定方法,联合星间、星地观测,建立了基于整网估计的星间链路天线相位中心偏差在轨估计方法,并利用两周的实测数据进行对北斗三号所有中轨卫星(MEO)进行验证,同时结合卫星生产商、轨道面进行在轨特性的详细分析,最后验证了其对轨道确定精度的影响。结果表明,该文方法可有效估计在轨卫星星间链路天线相位中心偏差,并发现,卫星在轨后大部分卫星的星间链路天线相位中心偏差基本与地面一致,但C36,C37,C41,C42卫星在Z方向与地面标定值存在15 cm左右的偏差,C25,C26,C43,C44在Y轴上存在符号相反的现象,且数值上有10 cm左右的偏差,C25,C26卫星在Z方向上存在近30 cm的偏差,正确标定在轨卫星星间链路天线相位中心偏差后,相比地面标定产品,轨道精度可提升15%。

摘要：两空间飞行器在空间零重力环境下需要实现空间的多次对接和分离,为保证空间飞行器的下一次再次成功对接,需要空间飞行器在上一次分离时满足一定的分离速度、姿态角和姿态角速度。空间飞行器在空间零重力状态下具备六个自由度,在地面上由于重力的存在无法释放垂直于地面的平动自由度,因此难以通过地面全物理模型来模拟空间实际的分离过程。为此,建立了空间对接机构的分离动力学仿真数字模型,通过该动力学模型来研究两飞行器在零重力空间环境下的分离过程和运行规律,辨识空间对接机构的主要设计参数对两飞行器分离过程中运动特性的影响,为参数设计提供创新性指导和理论支撑,解决在轨分离过程中飞行器角速度及姿态过大等设计难题。同时依据仿真确定的设计参数开展工况覆盖性分析,验证设计参数的有效性和合理性,为后续工程实践奠定有力基础。

摘要：热管是GEO长寿命卫星热控设计大量使用的重要传热元件,其在轨等温传热性能是影响卫星安全可靠工作的关键因素。针对中国在轨长期稳定运行的GEO长寿命卫星热管,基于热管在轨温度遥测数据,采用数理统计方法分析热管在轨等温性能随时间的实际变化规律,分析表明:GEO长寿命卫星热管在轨等温性能稳定性良好,等温性受热管自身温度水平影响较大,年周期内呈现季节性变化,全寿命周期内随飞行时间推移呈现性能衰减下降趋势,寿命末期等温性优于1.6℃,并从热管设计、热负荷大小与分布、使用环境等方面进行等温性改进分析及应用建议。

摘要：在轨人体质量测量设备的设计与研制是载人航天工程的一项重要研制任务。本文综述了国内外在轨人体质量测量设备发展现状,对未来我国空间站任务中在轨人体质量测量设备的发展提出了建议。目前我国基于直线加速度原理(牛顿第二定律)研制的在轨人体质量测量设备,具有精度高、安全可靠性高、人体适用性好等特点,融合了恒力结构设计技术、力信号采集技术、光电测距技术等先进技术应用,已在交会对接任务中得到成功应用,验证了我国的在轨人体质量测量技术切实可行。

摘要：针对导航卫星寿命长,地影天数多且周期长的特点,分析并设计了镍钴铝酸锂(NCA)蓄电池组在轨自主管理系统,包括其充电管理、地影期管理、长光照搁置管理、均衡管理、热控管理和自主安全管理等,并成功运用在北斗导航MEO卫星上。通过详细的在轨数据分析,验证了所设计系统的正确有效性,可为后续其他航天器锂离子蓄电池组的在轨自主管理技术提供参考。

摘要：针对多颗MEO导航卫星太阳翼展开后产生比较明显的干扰力矩,对卫星稳定控制产生了一定影响的现象,本文根据动力学模型、姿态、角速度和飞轮转速变化,给出了干扰力矩计算方法,并结合多颗卫星在轨遥测数据进行计算,得出放气期间产生的干扰力矩.通过使用此干扰力矩进行仿真得出,卫星模拟器结果和在轨表现基本一致.此研究有助于优化卫星飞控流程,并指导卫星放气孔设计.

摘要：研究了在轨航天器遥测系统信号趋势异常的实时检测仿真.在轨航天器蓄电池组电压和充电电流的遥测数据信号近似于方波和锯齿波,对其作信号处理时,用具有平移不变性的变换会更加有效,否则有可能发现不了微弱早期故障或异常.而对偶树复小波变换(DT-CWT)具有良好的平移不变性、较高的计算效率、可以精确重构等优良特性.在轨航天器遥测信号实时检测系统可以检测航天器在轨状态信息,为提高在轨航天器遥测趋势变化类信号的异常实时识别的精度,针对在轨航天器遥测数据特征,提出了基于DT-CWT和支持向量机(SVM)的遥测系统信号趋势异常的实时检测方法.首先用DT-CWT来对遥测信号作前期的信号预处理以提取出信号特征,然后用训练好的SVM进行实时状态识别.对某在轨航天器电源分系统遥测趋势异常进行实时识别试验,试验结果表明:研究并提出的在轨航天器遥测趋势异常实时识别方法是有效的,满足趋势变化类异常即时发现的航天器在轨监测要求.

摘要：遥感相机在轨运行过程中要面临复杂的空间热环境,为了保证相机的成像质量,必须对其进行有效的热设计。介绍了遥感相机热控设计的主要理论,分析了某大型三反离轴相机的特殊性对热设计的影响及对策。总结了相机的在轨温度情况,并采用热模型仿真的方法获取了无温度遥测位置的温度结果。在轨分析结果表明,相机关键部位的温度均在20℃±2℃的温度指标范围内,证明了相机热控设计的正确性。