摘要：针对基于滤波器的预测方法由于依赖模型精度而导致长周期预测精度低的问题,提出了一种基于滤波器和长短期记忆(LSTM)网络的融合故障预测算法,实现航天器飞轮执行器缓变故障的预测。首先,分别设计了小批量标准化LSTM网络和趋势识别模块,二者串联组成神经网络预测器提高对时序预测的准确性。然后,利用递归最小二乘(RLS)参数估计原理改进卡尔曼滤波器更新过程,以增强对时序预测误差的鲁棒性。在此基础上,将神经网络预测器输出的预测值与改进后的滤波器相融合,获得未来时刻的预测残差项实现迭代更新和预测,克服了滤波器算法对模型的依赖,提高了预测精度。最后,设计仿真实验比较了三种神经网络预测器的时序预测性能,并考虑飞轮轴承性能退化故障,利用所提融合预测算法判断出飞轮在856 s时性能退化达到阈值,预测时间误差为36 s,从而验证了预测算法对缓变故障的有效性。

摘要：针对在运用Soft actor-critic(SAC)强化学习算法实现复杂的飞行器控制律自学习过程中,超参数设定高度依赖于人工经验进而造成设计难度大的问题,提出一种基于神经网络架构轻量化搜索策略的飞行器控制律自学习方法。该方法在将神经网络架构设计问题转化为图拓扑生成问题的基础上,结合LSTM循环神经网络的图拓扑生成算法、基于权重共享的深度强化学习参数轻量化训练与评估机制,以及基于策略梯度的图拓扑生成器参数学习算法,给出了一种面向深度强化学习的轻量化自动搜索框架,实现了SAC训练算法中神经网络架构超参数的自动优化,进而完成了控制律的自学习。以三维空间返回着陆控制为例,验证了所提方法的有效性和实用性。

摘要：针对具有轻质薄壳结构的大长径比远程制导火箭弹刚体-弹性体耦合动力学控制难题,提出了一种自适应Super-twisting控制方法。首先,将大长径比远程制导火箭弹的弹性模态与外部干扰项视为归一化扰动,建立了考虑参数、模型不确定性的刚体-弹性体耦合动力学模型。针对外部扰动难以实时精准获取的问题,设计了有限时间收敛干扰观测器,能够在大范围气动参数摄动情形下对远程制导火箭弹外部扰动进行实时精准估计。为提高系统鲁棒性,设计了基于Super-twisting算法的自适应有限时间控制方法,使系统能根据状态误差自动调节控制参数,在削弱高频抖振的同时有效提高抗干扰能力。仿真结果表明:所提控制方法在弹体±15%气动参数摄动的条件下,由平飞状态转变为跟踪幅值为10的正弦弹道倾角指令时,实现3.2 s内弹道倾角跟踪误差收敛至0.002°,可实现远程制导火箭弹姿态平稳跟踪控制弹道倾角指令。

摘要：针对变构型飞行器在飞行过程中由于构型发生改变导致其质心、气动力、转动惯量和气动力矩以及飞行器的抗扰能力等参数或特性发生变化,对飞行器飞行控制品质产生较大影响的问题,提出一种基于强化学习的变构型飞行器一体化位置姿态控制方法,通过孪生延迟深度确定性策略梯度(TD3)强化学习算法训练神经网络控制律,实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制。算法通过数学仿真与飞行试验进行了验证,仿真结果与飞行试验结果表明,该算法所设计的神经网络控制律能够实现变构型飞行器的一体化位置姿态控制,并对于外界干扰具有较强的适应能力。

摘要：针对运载火箭电气系统供电电缆规模偏大、拓扑复杂、易引发跨级供电潜通路等问题,提出了一种电气系统模块化分级供配电方案。将运载火箭各级分别规划为一个独立的供配电单元,供配电单元内采用通用化设计,实现对内部负载的一体化供电;供配电单元间、电气系统箭地间、供电母线间电气隔离,以避免供配电单元间的电气耦合,彻底消除级间潜通路,降低设计难度,最终使得运载火箭电气系统供配电体制具备系统层级模块化特征和供配电单元即插即用能力,为未来电气系统供配电架构的标准化设计和运载火箭分级测试提供技术基础。

摘要：针对飞行器复杂环境下强耦合、非线性和气动参数变化剧烈的问题,提出一种基于蜻蜓算法的自抗扰控制器设计方法。首先建立复杂环境下飞行过程三通道的数学模型,采用扩张状态观测器估计系统的状态和总扰动,并对观测到的干扰进行补偿,采用蜻蜓算法整定优化自抗扰控制器的参数,最后通过六自由度仿真进行验证。结果表明,优化后的控制器参数具有更好的控制精度,在气动参数拉偏的情况下也具有较好的控制效果。

摘要：随着航天系统研制任务量与传统研制模式不匹配的矛盾日益突出,传统研制模式无法支撑高密度任务完成。目前电气系统信息流时序流的设计多依靠其基本规律及专家经验,尚无数字化设计、仿真工具。论文围绕电气系统信息流时序流设计与仿真技术的体系架构展开研究,从分层模型、功能组成给出了设计方案,并对关键技术的设计与实现给出了实施方法。针对典型运载火箭发射流程进行了设计与仿真,实践表明,该技术能对航天电气系统信息流时序流的设计与仿真提供技术手段支撑和优化改进基础。

摘要：为了弥补当前试验数据包络分析方法存在的缺陷,提出并实现了一套新的数据包络分析方法。针对控制系统设计方式相同的不同飞行器多条数据一致性判断问题,采用改良后的孤立森林方法进行数据包络分析,快速找出异常电源电压数据。这种方法还可以推广到类似其他采样数据的数据包络分析场景。在此基础上开发了数据包络分析软件,并进行了多次验证试验。结果表明,提出的数据包络分析方法能有效判断出飞行器控制系统电源所涉及链路中的隐性或显性问题。

摘要：针对现有火星大气密度和风速探测方法的不足,提出了一种基于进入圆球的火星大气密度和风速反演方法。圆球携带加速度计和陀螺仪测量大气阻力加速度和姿态。基于圆球阻力加速度方向实现风速与密度解耦,设计了风速独立求解算法和基于高精度风速反演结果的密度求解算法,并通过理论分析和数值仿真对反演算法的误差进行了分析计算。仿真结果表明该方法可有效反演得到高精度火星中低层大气密度和风速,在80 km以下,横向风速误差在8%以内,密度误差7%以内。

摘要：为了智能体的精确定位和定姿,实现其稳定运动控制,设计了一种低成本多惯性冗余导航控制一体机,给出了设计方法。稳压电路的开关电源MP2482DN和线性电源JW29300U-3.3V为一体机提供稳定5 V和3.3 V的较大功率电源;控制器STM32H7的SPI采用星形拓扑总线与3片六轴惯性芯片BMI088通信,2路TTL串口与差分卫星定位板双向通信,实现智能体定位和定姿;控制器STM32F4的CAN总线接口与智能体底盘双向通信,实现其运动控制,1路TTL串口实现与控制器STM32H7的双向通信;两控制器的网络接口与上位机组成无线局域网,实现数据交换和状态监控。整个系统具有功耗低、体积小、成本低、接口丰富的特点。