空间控制技术发展与展望

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控制是航天器在空间环境下自主完成复杂任务的关键技术。首先梳理了中国空间控制技术过去50多年来的发展成果,总结划分为航天器姿态控制、姿态轨道控制、“感知-决策-执行”(Perception-decision-action, PDA)自主控制三个方面,并在综述了各方面主要进展的基础上,围绕超大结构航天器姿态轨道控制、轨道空间博弈控制、网络化航天器集群控制、地外探测智能无人系统控制、跨域航天器自主控制、在轨建造与维护(On-orbit servicing, assembly, and manufacturing,OSAM)控制6个技术方向,提出面临的挑战和需要重点关注的基础性问题,为空间控制技术未来的发展提供借鉴和参考。
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进入21世纪,人工智能在直升机技术领域中的应用越来越广泛而深入,已成为推动直升机技术飞速发展、提高直升机装备性能、辅助人类利用直升机先进科技进行各种活动的重要手段。从人工智能在军用直升机领域中的发展背景、技术需求、应用现状、未来展望等方面对军用直升机技术中的人工智能进行分析与阐述,小结当下“军用直升机+人工智能”的发展情况,为研究新时代科技条件下人工智能与军用直升机技术的融合发展提供一定的借鉴参考
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为适应现有飞控算力,提高计算效率,提出一种基于几何关系的无人机航迹规划方法。该方法通过计算几何和向量操作快速解决二维区域避障问题,避免全局地图栅格化表示问题,有效减小计算时间,并且保证优化水平,规划时间能够达到毫秒级。同时,该方法支持障碍区域实时上传,在线规划动态计算,并且考虑了无人机转弯半径,无需对规划航迹进行平滑。数值仿真和飞行试验对比充分验证了该方法的可行性和有效性,规划航迹达到了优化水平。
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针对传统PID控制与模糊PID控制的飞机起落架控制系统存在达不到理想控制精度以及控制速度的问题,提出一种基于模糊控制和神经网络的模糊神经PID控制算法。通过对起落架运动特点以及动力学相关的理论分析建立飞机起落架的运动模型,将此智能PID控制方法应用到飞机起落架的姿态控制系统中。利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,并基于树莓派装置进行了起落架单腿实验。仿真和实验结果表明:模糊神经网络PI
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倾转旋翼机具有直升机模态、过渡段模态和定翼机模态,既有直升机的悬停和垂直起降性能,又有定翼机的高速巡航飞行能力,在过渡段模态,气动干扰严重且稳定性较差,因此,设计过渡段的控制律具有一定意义。以XV-15倾转旋翼机作为原型,首先用MATLAB建立飞机的气动模型,然后基于LQR最优控制算法对过渡段的纵垂向飞行姿态进行控制律的设计,最后进行模拟仿真。结果表明,LQR控制器对倾转旋翼机的飞行姿态具有较好的
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机动飞行是无人机系统技术的重要发展方向之一.针对机动飞行位姿一体化控制需要及固定翼无人机平台欠驱动特点,本文提出了一种适用于固定翼无人机机动飞行的位姿同步控制方法.首先,利用对偶四元数紧凑、无奇异性的特点建立固定翼无人机位姿一体化模型.然后,提出虚拟坐标系设计方法,将控制力矩映射到未约束的状态量.通过引入非线性增量式反步法,设计了无人机位姿跟踪控制律,实现了位姿与旋量的稳定跟踪.最后,基于Lyap
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为减弱外界环境扰动对直升机飞行姿态影响,设计了直升机姿态自抗扰控制器。建立直升机线性动力学模型;构造虚拟控制量实现直升机通道间的操纵解耦, 进一步构建了基于误差后处理的状态观测器,以消除控制量的抖振,避免自抗扰控制器存在的小信号易发生抖振的局限性;在解耦通道上蚁群算法优化内外回路自抗扰控制器参数整定,实现直升机飞行姿态角及角速率的稳定控制。仿真结果表明:引入虚拟控制量实现了高阶耦合系统解耦,便于实
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针对四旋翼无人机姿态调整过程中,由于参数不确定性及外界环境干扰,往往给姿态控制带来一定困难。本文研究提出一种基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法。首先建立四旋翼无人机的动力学姿态模型,提出采用串级PID双环路控制架构,将姿态控制任务分解为内外两个环路。采用Levant微分器提取控制参量,以强化跟踪能力。此外,对原线性自抗扰控制器进行优化,旨在更好地消除外界随机扰动对系统的影响。利用MATLAB
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针对大型液体运载火箭控制参数设计依赖人工经验,设计过程耗时长,难以得出很好设计结果等问题,提出了一种控制参数智能设计方法。结合稳定裕度指标和截止频率约束,设计了一种分段式目标函数,避免单一稳定裕度值过大、其他稳定裕度很小甚至不稳定的情况。通过分析参数对系统频域特性的影响,将校正网络与控制增益分层优化,提出了一种基于优势更新的改进进化策略方法优化校正网络参数,基于Powell算法优化控制增益。仿真结
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对基于软件方法的故障注入技术进行调研,并对国内外故障注入研究现状和发展趋势进行归纳总结,对故障注入技术在不同应用领域的应用进行分类探讨,着重研究基于软件方法的故障注入技术在装备武器系统、无人机飞行控制控系统和装备总线通信系统中的实际应用情况,为军工院所运用该技术评估装备可靠性提供参考。
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针对四旋翼无人机 (Unmanned Aerial Vehicle, UAV) 系统提出一种自适应事件触发控制方法。考虑到系统具有模型动态不确定性,且存在外界干扰,四旋翼无人机系统具有模型动态不确定性,且易受外界的未知干扰,对此提出一种自适应事件触发控制方法。此方法基于反步法,结合动态面控制技术,有效减低虚拟控制项导数计算复杂度,并利用径向基函数 (Radial Basis Function, R
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