摘要：利用星光折射间接敏感地平的卫星自主导航方案具有导航精度高、自主性强的特点,是一种极具应用潜力的自主导航方案。在基于星光折射的自主导航方案中,折射星的准确识别与折射角的精确获取是实现高精度导航的基础。提出了一种基于双星敏感器,利用连续高度星图模拟与匹配技术实现高精度折射星识别和折射角获取的方法,并在此基础上设计了一种新颖的基于星光折射的卫星自主导航系统方案。同时,为了验证该方案的可行性,设计了相关的折射星仿真程序,以轨道高度为686km的对地观测卫星为例进行计算机仿真验证,结果表明在星敏感器精度为3″时,该导航系统平均位置误差约为145m,最大位置误差不超过400m。

摘要：针对主被动磁悬浮转子高速旋转时质量不平衡和被动磁轴承磁中心的偏移导致的同频振动力问题,提出了一种基于位移陷波加前馈补偿的自动平衡控制方法。首先,在转子为零位移控制状态下提取控制电流的同频成分,计算获得与被动磁轴承磁中心偏移相关的参变量;然后,在额定转速下设计通用陷波器以消除同频电流,前馈补偿主动磁轴承、被动磁轴承位移负刚度力和被动磁轴承磁中心偏移力,使主被动磁轴承的同频输出力为零,实现了转子绕惯性中心旋转。对提出的方法进行了仿真和实验验证并与仅补偿质量不平衡的算法进行了对比。仿真结果显示:提出的方法的同频磁轴承力减小到了只进行质量不平衡补偿算法的6%;实验结果显示:同频振动加速度减小到只进行质量不平衡补偿算法的23.3%。仿真和实验验证了该方法的有效性,表明该方法对同频振动抑制效果显著,实现了转子的自动平衡控制。

摘要：为降低摩擦对航空遥感三轴惯性稳定平台高精度控制的影响,提出基于LuGre模型的惯性稳定平台反步积分自适应摩擦补偿方法。根据系统速度过零多值及位置'平顶'现象建立惯性稳定平台LuGre摩擦模型,利用两步辨识及动态参数优化方法得到系统摩擦模型参数,进而以李雅普诺夫稳定性理论为基础设计反步积分自适应摩擦补偿控制器。通过Matlab仿真分析摩擦对系统精度的影响,并与前馈补偿方法相比较,评价反步积分自适应补偿方法的有效性和鲁棒性。通过试验对某航空遥感惯性稳定平台方位系统进行摩擦模型及补偿方法验证。试验结果表明,反步积分自适应补偿能显著减小摩擦对系统的影响,使方位系统角位置误差波动范围、角位置跟踪方均根误差比未补偿前分别减少78.7%、91.5%,与仿真结果一致,对提高航空遥感三轴惯性稳定平台系统控制精度具有重要意义。

摘要：针对磁悬浮飞轮转子不平衡振动问题,提出了一种在线动平衡方法。其基于磁轴承控制作用力与转子不平衡离心力之间的等效原理,通过检测磁轴承的控制作用力解算转子不平衡校正质量。设计了零位移控制器,使转子绕几何轴旋转,此时磁轴承的控制作用力与控制电流呈线性关系,通过测量控制电流来准确获得磁轴承的控制作用力。该方法消除了传统方法由动力学模型过度简化带来的误差,尤其适用于强陀螺效应的扁平型刚性磁悬浮转子系统。实验验证了该方法的有效性,对提高磁悬浮转子系统的动平衡精度具有实际意义。

摘要：针对大力矩飞轮前馈和闭环反馈补偿复杂、对精度影响敏感性大的问题,提出了基于磁浮控制力矩陀螺闭环补偿的大型遥感卫星高精度姿态控制方法。该方法采用磁悬浮力矩陀螺为控制执行机构,通过变结构反馈补偿控制律设计,建立新的运动补偿控制系统,减小相机和卫星本体耦合效应。基于磁浮力矩陀螺力矩大、反向激励扰动小、精度高的特性,将其应用于对地遥感成像相机运动补偿控制系统中,仿真结果表明,与飞轮前馈补偿相比,姿态稳定度提高了一个数量级,有效提高空间大惯量卫星姿态控制的稳定度,提升相机对地成像质量;研究结果可为甚高精度卫星姿态控制与载荷运动补偿提供参考。

摘要：针对星上相机运动干扰影响遥感卫星图像配准精度控制难题,研究基于磁浮控制力矩陀螺(magnetically suspended control moment gyros, MSCMG)的复合补偿控制提高图像配准精度的方法。以基于MSCMG作为执行机构,采用姿态反馈补偿控制方法,避免复杂的控制系统前馈补偿及其自身干扰,姿态稳定精度达到5.8×10-5(°)/s。在此基础上,提出了MSCMG姿态补偿控制与相机运动补偿算法一体化的复合补偿控制方法。仿真结果表明:采用一体化复合补偿控制,跟踪相机步进角精度由补偿前的6 μrad提高到补偿后的0.36 μrad,提高了一个数量级以上;扫描角精度由补偿前的0.6 μrad提高到补偿后的0.45 μrad;显著提高了相机光轴指向的稳定性;研究结果可为甚高精度遥感卫星高精度图像配准设计提供参考。

摘要：针对多源扰动对航空遥感惯性稳定平台稳定精度影响,提出一种基于扩张状态观测器的稳定平台非奇异终端滑模控制复合控制策略,对多源扰动进行抑制,提高稳定平台指向精度,实现高精度成像。首先采用非奇异终端滑模控制,将多源扰动视为总和干扰,设计非奇异终端滑模控制面和控制律,实现对多源扰动的有效抑制;针对滑模控制存在的抖振问题,采用扩张状态观测器对扰动进行观测,将观测到的状态量及总和干扰作为校正依据,对非奇异终端滑模控制律进行校正,实现控制律的优化,从而实时抑制抖振扰动;最后,对方法的有效性进行仿真分析及实验验证。结果表明,提出的复合控制方法扰动抑制能力明显,可有效提高惯性稳定平台稳定性和指向精度。

摘要：针对影响航空遥感三轴惯性稳定平台控制精度的非线性摩擦,提出了一种基于LuGre模型的摩擦参数辨识方法。在分析系统正弦响应曲线的基础上,建立了适于惯性稳定平台的LuGre摩擦模型,提出了两步辨识及动态参数优化的摩擦参数辨识方法,针对惯性稳定平台三个框架系统的不同特点分别设计了参数辨识方案,最后通过实验进行了验证。结果表明,各框架角速度、角位置响应仿真曲线与实际曲线基本一致,说明提出的辨识方法能够得到各框架较为准确的摩擦模型。摩擦补偿实验结果表明,可显著降低摩擦对控制系统精度的影响,使方位系统角位置误差波动范围、角位置跟踪均方根误差比未补偿前分别减少了78.7%和91.5%。

摘要：采用Newton-Euler法对航空遥感三轴惯性稳定平台进行动力学建模,建立了控制系统模型,进行了控制系统的设计与稳定回路校正,经过PI校正后,稳定回路开环带宽为6.56 rad/s,开环相角裕度为68°。提出了一种基于手柄的惯性稳定平台方位框手动控制策略,通过实时向稳定平台上位机发送命令,控制稳定平台方位框向预定位置转动,实现基于手柄的惯性稳定平台方位框手动控制。利用实验室研制的轻小型三轴惯性稳定平台对提出策略进行了静态和动态实验验证。结果表明:方法可靠有效,满足了航空遥感载荷使用要求。

摘要：设计了一种用于非屏蔽SERF态原子磁强计的电流源。利用运算放大器和MOSFET构建基本的电流负反馈V/I转换电路,采用高性能元器件降低输出电流纹波,并通过频率补偿的方法使电路稳定。测试结果表明:在恒负载的条件下,电流源的输出范围为0～500mA,纹波电流小于30.5μA,对应磁场的稳定性优于10 nT,满足非屏蔽情况下原子磁强计利用磁补偿制备SERF态的要求。