摘要：面向我国深空探测任务对空间飞行器安全可靠自主运行提出的迫切需求,研究了空间飞行器自主诊断重构技术。针对空间飞行器诊断重构能力确定于设计之初、受制于有限资源等特点,提出了着力于系统评价设计过程的自主诊断重构方法。首先,分析了国内外研究现状并梳理了后续的待突破难点。其次,以可诊断性与可重构性理论为指导,提出了正常模式与故障模式一体化设计方法、故障诊断与系统重构一体化设计方法,在设计阶段通过资源配置和诊断重构方案的综合优化实现系统诊断重构能力最大化。然后,提出了基于能力在轨评估的诊断重构方案动态调整方法,在运行阶段通过诊断重构过程的自适应调整保持系统最优状态,进而从全寿命周期提升系统的诊断重构能力。最后,进行了总结与展望。

摘要：为了提高空间飞行器的快速入轨能力,满足空间飞行器弹道/轨道设计工作的快速、精确、可靠要求,对空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计方法进行了研究。首先,对空间飞行器进行动力学建模,分析弹道/轨道一体化设计需要满足的过程约束和终端约束,给出空间飞行器的飞行时序;为保证求解效率,针对传统的弹道设计数值求解算法进行了创新改进,综合应用改进牛顿迭代法、Broyden秩1方法和最速下降方法,保证算法在初值不准的条件下仍能快速收敛;最后,研究了一种新的内外多层次求解策略,同时将弹道段和轨道段分轮进行一体化设计,进一步提高了算法的可靠性。仿真结果表明,本文所研究的空间飞行器弹道/轨道一体化快速设计方法可在30s内实现弹道/轨道设计,设计精度为0.5m。该设计算法可靠、快速、精确,可应用于空间飞行器的快速入轨设计中。

摘要：在研制空间飞行器导航系统的过程中,搭建导航仿真平台能够有效地节约成本并缩短研发周期。在模块化、通用化和标准化设计原则的指导下,利用多台计算机和相应的数据总线开发了空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台。在空间飞行器导航系统特性分析的基础上,提出了捷联惯性导航系统、GPS、脉冲星导航系统、磁强计和星敏感器组合导航方案,设计了仿真平台的结构,论述了仿真平台的硬件设计、软件开发和算法,并探讨了仿真平台的扩展性能。试验表明该仿真平台能够逼真地模拟空间飞行器导航系统,并为设计者提供有益的建议。

摘要：空间飞行器姿态控制系统以开关式小推力器为执行机构,为实现该飞行器在执行Rest-to-Rest大角度姿态机动任务的过程中消耗燃料最小化,从姿态控制律设计和姿态机动指令设计两方面出发进行能量优化.首先,给出了空间飞行器6个脉冲式姿控发动机布局,建立了用四元数描述的空间飞行器大角度姿态机动非线性控制系统的数学模型.在此数学模型的基础上,设计了一种空间飞行器三轴大角度姿态机动非线性PD控制律,并用Lyapunov方法证明了非线性姿态控制系统的稳定性.设计了三轴姿态控制中6个脉冲式姿控发动机的分配逻辑.为了配合开关式小推力器以脉冲宽度调制方式近似输出连续型控制量并减少燃料消耗,在非线性PD控制律中引入了3个开关门限,并应用粒子群与遗传算法优化选取这些开关门限.在Rest-To-Rest的大角度姿态机动指令设计中,提出了一种令欧拉角匀速变化的角速度和四元数指令规划方法,提高了姿态控制系统的瞬态响应品质,并相对于阶跃型指令明显减少燃料消耗.结果表明,数值仿真验证了非线性控制律的开关门限设计,以及Rest-To-Rest的大角度姿态机动指令设计在减少燃料消耗方面的有效性.

摘要：以空间飞行器姿态控制用磁轴承飞轮为研究对象,在论述磁轴承飞轮结构特点的基础上,介绍了该磁轴承飞轮试验模型的工作原理和系统组成,推导了其动力学模型,给出了磁轴承设计中的关键参数:轴向恢复刚度、径向不平衡恢复刚度、旋转刚度的计算方法。最后对磁轴承的主动悬浮控制系统进行了设计,给出了试验结果,所涉及的问题对其它类型的磁轴承设计有参考价值。

摘要：空间飞行器展开与驱动机构是空间飞行器机构领域的一个重要组成部分。随着我国航天技术的发展,该项技术有了长足进步,对其设计方法和具体工程问题的研究也日渐深入。本文概述了空间飞行器机构的分类与构成,对展开与驱动机构的国内外研究概况进行了分析。结合工程应用,提出了在系统任务分析与设计中的力矩(力)裕度、精度分配、机构非线性、阻尼控制、热匹配、空间润滑、可靠性分析与试验七个典型工程问题。对这些问题逐一分析了其性质、作用及其对系统的影响,探讨了其研究内容和研究方向。展望了我国空间飞行器展开与驱动机构的发展前景。

摘要：针对存在参数不确定性和外部干扰的刚性空间飞行器,采用Rodrigues参数描述的飞行器模型,利用自适应控制方法处理了参数不确定性,并且结合Backstepping和Lyapunov稳定性分析方法设计了基于内模的自适应状态反馈控制器.仿真结果验证了控制器的有效性和可行性.

摘要：面向未来空间飞行器工程设计的需要,针对火星再入环境,发展类探险者号外形在不同火星轨道点的气动力特性预估方法。连续流区采用Navier-Stokes方程数值解,自由分子流区采用工程计算方法,并通过桥函数预估过渡流区的气动力。以地球大气再入环境的计算结果验证了算法的有效性,进而在火星再入环境下,数值分析了空间飞行器的气动力及其绕流流场的特性。

摘要：建立了有内导向瓣周边式对接机构的两空间飞行器对接过程中捕获阶段和缓冲阶段的对接动力学数学模型，进行了数值仿真．通过仿真计算可以验证缓冲系统的设计参数及对接策略，得到对接机构的相对位移和转角、缓冲系统的位移和转角、相互作用力等参数，从而可较全面地了解对接动力学过程，为缓冲系统的设计打下一个可信的基础．

摘要：重点介绍了空间飞行器通过一次变轨机动与目标交会的可行机动方案,在对飞行时间普适公式分析的基础上,建立了一般性的轨道转移预测模型,给出了一种寻求空间飞行器可行变轨点集的方法,并提出了追踪区的概念。通过仿真计算,分别对各种时间和燃料资源限制条件下的追踪区大小变化进行了分析,结果表明,利用该方法求出的变轨点能够满足空间交会对燃料和时间等各方面的要求,且方法简捷,易于实现。