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基于PLS-SEM的航天器控制系统能力建模方法 被引量:1
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作者 黄元 魏春岭 +1 位作者 严晗 郝仁剑 《中国空间科学技术(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第2期98-108,共11页
为提升航天任务完成品质,航天器需根据任务及环境针对性调整自身能力,而对航天器控制系统高层次能力的定量刻画,即系统能力建模是实现上述调整的重要理论依据。针对一类航天器姿态控制系统,提出一种基于偏最小二乘-结构方程模型(partial... 为提升航天任务完成品质,航天器需根据任务及环境针对性调整自身能力,而对航天器控制系统高层次能力的定量刻画,即系统能力建模是实现上述调整的重要理论依据。针对一类航天器姿态控制系统,提出一种基于偏最小二乘-结构方程模型(partial least square structural equation model,PLS-SEM)的航天器控制系统能力建模方法,实现对包括控制能力、观测能力等抽象能力的定量描述。首先,根据航天器闭环控制系统的结构要素,综合设计能力建模所需的指标类型,生成建模数据样本。在此基础上,设计并构建SEM框架下的能力变量体系,进而通过PLS算法完成模型路径、载荷、权重等关键参数的确定,并对所得PLS-SEM能力模型的结构方程与测量方程的有效性、可信性等分别进行评估。最终,根据航天器PLS-SEM能力模型对控制系统的各抽象能力进行定量描述与分析,验证本文所提出建模方法的可行性。 展开更多
关键词 结构方程模型 偏最小二乘方法 航天器控制系统 能力模型 因子分析
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航天器控制系统的自主诊断重构技术 被引量:16
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作者 王大轶 屠园园 +4 位作者 符方舟 李文博 刘成瑞 刘文静 徐赫屿 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1966-1978,共13页
自主诊断重构是确保航天器控制系统安全可靠自主运行的关键技术之一.本文针对航天器资源严重受限的客观情况,改变传统一味追求华丽算法与豪华配置的设计理念,从航天器的自身特性出发,深入挖掘诊断重构问题的本质,提出基于可诊断性与可... 自主诊断重构是确保航天器控制系统安全可靠自主运行的关键技术之一.本文针对航天器资源严重受限的客观情况,改变传统一味追求华丽算法与豪华配置的设计理念,从航天器的自身特性出发,深入挖掘诊断重构问题的本质,提出基于可诊断性与可重构性评价设计的研究思路.文章首先介绍了航天器自主诊断重构技术的发展现状,分析了当前技术的不足之处并探究了其深层原因;然后,提出了通过可诊断性与可重构性评价设计从根本上提高系统自主诊断重构能力的全新思路,梳理了其研究内容与研究概况;最后,对航天器控制系统自主诊断重构技术的发展趋势进行了展望. 展开更多
关键词 航天器控制 自主故障诊断 自主重构 可诊断性 可重构性
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CPS在航天器控制系统中的应用分析 被引量:13
3
作者 杨孟飞 王磊 +1 位作者 顾斌 赵雷 《空间控制技术与应用》 2012年第5期8-13,33,共7页
航天器控制系统是一种典型的信息-物理融合系统(CPS),应用CPS技术将是提高航天器控制系统设计正确性和效率的一个重要途径.在探讨CPS系统特征和CPS技术研究的进展以及分析航天器控制系统的技术特点的基础上,分析了在航天器控制系统中应... 航天器控制系统是一种典型的信息-物理融合系统(CPS),应用CPS技术将是提高航天器控制系统设计正确性和效率的一个重要途径.在探讨CPS系统特征和CPS技术研究的进展以及分析航天器控制系统的技术特点的基础上,分析了在航天器控制系统中应用CPS技术的可行性,提出了基于CPS技术的系统设计的新思路和技术途径,并研究了在航天器控制系统中应用CPS技术需解决的问题和面临的挑战. 展开更多
关键词 信息-物理融合系统 航天器控制系统 应用分析
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面向资源约束航天器控制系统的故障检测研究 被引量:4
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作者 刘文静 王南华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1527-1533,共7页
针对航天器控制系统的闭环特性和星载计算机存储空间和计算能力等资源受限的特点,研究基于互质分解技术和Youla参数化方法的故障检测方法。考虑航天器控制系统动力学方程和运动学方程,建立线性化系统模型,并给出状态空间表达形式;以状... 针对航天器控制系统的闭环特性和星载计算机存储空间和计算能力等资源受限的特点,研究基于互质分解技术和Youla参数化方法的故障检测方法。考虑航天器控制系统动力学方程和运动学方程,建立线性化系统模型,并给出状态空间表达形式;以状态观测器为基础,利用互质分解技术和Youla参数化方法分别研究控制信号和控制误差与残差的关系,进而给出只与控制信号和控制误差相关的残差设计方法;建立卫星闭环姿态控制系统仿真平台对算法进行仿真验证。仿真结果表明:由于在故障检测过程中避免了观测器的并行运行,因此所提方法在保证故障检测性能的前提下减少了计算量。 展开更多
关键词 故障检测 资源约束 航天器控制系统 互质分解
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基于模型架构的航天器控制软件研制方式研究 被引量:2
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作者 董晓刚 李经松 +2 位作者 王殿佑 李川 陈朝晖 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第2期55-62,共8页
开展基于模型设计研究,旨在解决当前航天器控制软件研制所面临的需求描述准确性、设计验证充分性以及软件产品可靠性等问题.针对基于模型设计过程中的代码胶合接口复杂且操作繁琐问题,提出一种基于模型架构的航天器控制软件研制方式,搭... 开展基于模型设计研究,旨在解决当前航天器控制软件研制所面临的需求描述准确性、设计验证充分性以及软件产品可靠性等问题.针对基于模型设计过程中的代码胶合接口复杂且操作繁琐问题,提出一种基于模型架构的航天器控制软件研制方式,搭建软件模型驱动框架,通过模型封装方式将既有代码资产或新编写代码嵌入到软件模型驱动框架,简化代码胶合过程.同时,建设航天器控制领域通用模型库来提高成熟算法模型的复用效率及自动生成代码可靠性.本方法研究为推进航天器控制软件向模型驱动开发方式转变夯实基础. 展开更多
关键词 航天器控制软件 MBD 模型架构 模型库 代码胶合
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航天器控制软件可靠性工程方法研究 被引量:3
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作者 奚坤 王振华 +1 位作者 蔡雨辰 陈朝晖 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第4期48-52,62,共6页
当前航天器控制软件的复杂度越来越高,软件的规模十分庞大,对软件可靠性安全性要求极高,因此对航天器控制软件的可靠性设计和度量具有重要意义.介绍和分析适用于航天器控制软件的可靠性设计方法,并结合某型号给出实际的软件设计以及可... 当前航天器控制软件的复杂度越来越高,软件的规模十分庞大,对软件可靠性安全性要求极高,因此对航天器控制软件的可靠性设计和度量具有重要意义.介绍和分析适用于航天器控制软件的可靠性设计方法,并结合某型号给出实际的软件设计以及可靠性度量的具体实例. 展开更多
关键词 航天器控制软件 导航制导控制 软件可靠性设计 可靠性度量
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高速缓存影响的航天器控制软件调度设计方法
7
作者 于广良 杨孟飞 +1 位作者 姜宏 徐建 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2017年第1期55-60,共6页
针对高速缓存引起的程序执行时间抖动对航天器控制软件任务调度造成的困难,提出一种基于循环调度的调度设计方法,该方法利用任务程序执行时间的概率分布设计具有不同可靠性的系统模式,通过模式切换,使处理器得到充分利用,同时能够提供... 针对高速缓存引起的程序执行时间抖动对航天器控制软件任务调度造成的困难,提出一种基于循环调度的调度设计方法,该方法利用任务程序执行时间的概率分布设计具有不同可靠性的系统模式,通过模式切换,使处理器得到充分利用,同时能够提供一定的可靠性保障,为航天器控制软件的任务调度提供参考. 展开更多
关键词 高速缓存 时间分析 调度设计 航天器控制软件
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机理与数据融合的航天器控制系统数字孪生建模方法 被引量:16
8
作者 宁之成 刘潇翔 王淑一 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2022年第2期1-7,共7页
针对航天器空间运行环境复杂、地面建模存在未知误差的工程实际问题,依据数字孪生思想,提出一种将机理与数据融合进行航天器控制系统建模的方法.基于详细机理模型,通过LSTM网络挖掘地面测试数据、在轨遥测数据中的信息,对机理模型与物... 针对航天器空间运行环境复杂、地面建模存在未知误差的工程实际问题,依据数字孪生思想,提出一种将机理与数据融合进行航天器控制系统建模的方法.基于详细机理模型,通过LSTM网络挖掘地面测试数据、在轨遥测数据中的信息,对机理模型与物理实体的偏差进行数据驱动建模,综合获得高精度的系统级及部件级模型.对航天器控制系统典型部件的仿真结果表明,该建模方法构建的模型能够对多维度特性进行更精准地刻画,有效提升控制系统建模精度,为航天器控制系统在轨精准性能评估和智能健康管理奠定重要基础. 展开更多
关键词 航天器控制系统 数字孪生 机理模型 数据驱动 LSTM网络
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航天器控制原理虚拟实验系统设计 被引量:1
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作者 宋崎 许谨 +1 位作者 胡为 沈柄丞 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2013年第10期69-72,共4页
航天器控制原理课程的特殊性,决定了传统的以实物为基础的实验室建设方法不适用。以VRML三维建模语言和MATLAB语言中的SIMULINK模块为基础,建立了航天器控制原理虚拟实验系统。其中,VRML用于对航天器、地球等场景进行三维建模,SIMULINK... 航天器控制原理课程的特殊性,决定了传统的以实物为基础的实验室建设方法不适用。以VRML三维建模语言和MATLAB语言中的SIMULINK模块为基础,建立了航天器控制原理虚拟实验系统。其中,VRML用于对航天器、地球等场景进行三维建模,SIMULINK用于建立航天器的运动模型,SIMULINK中的VR模块用于两者的数据交互。以常用卫星轨道运行轨迹的仿真实验为例,详细地介绍了航天器控制原理实验系统设计的方法与步骤。 展开更多
关键词 VRML SIMULINK 航天器控制原理 虚拟实验系统
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基于内部1553B总线的航天器控制系统可测试性框架设计与验证 被引量:4
10
作者 王海博 袁利 《空间控制技术与应用》 2014年第2期26-30,共5页
可测试性设计是提升系统研制效率和测试品质的重要方法.给出基于内部1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的分层递阶结构,建立可测试性设计的模型框架,并对基于1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的技术实现进行了分析.最后利用T... 可测试性设计是提升系统研制效率和测试品质的重要方法.给出基于内部1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的分层递阶结构,建立可测试性设计的模型框架,并对基于1553B总线的航天器控制系统可测试性设计的技术实现进行了分析.最后利用TEAMS软件结合实例进行可测试性设计仿真评估,评估结果证明了这种可测试性设计方法的有效性. 展开更多
关键词 可测试性设计 可测试性标准 基于总线的体系结构 航天器控制系统
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航天器控制过程中离散事件动态控制策略研究 被引量:1
11
作者 齐小刚 刘立芳 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第8期20-22,45,共4页
对离散事件系统动态控制理论进行了阐述 ,对航天飞行器控制过程进行了分析研究 ,指出了航天器控制过程中包含了一系列的离散事件 ,具有离散事件动态控制的特性 ,是一种广义的离散事件系统控制。测控专家和测控人员共同完成对整个航天器... 对离散事件系统动态控制理论进行了阐述 ,对航天飞行器控制过程进行了分析研究 ,指出了航天器控制过程中包含了一系列的离散事件 ,具有离散事件动态控制的特性 ,是一种广义的离散事件系统控制。测控专家和测控人员共同完成对整个航天器测控过程的分析判断 ,提出相应的控制策略 ,实施对航天器系统的控制。在此基础上 ,根据广义情况下离散事件动态控制的特点 ,提出了一种适用于航天器控制过程的离散事件动态控制模型 ,指出了此模型在航天器控制过程中应用的优点 ,并进一步指出广义离散事件系统动态控制模型可以应用于其它相关领域。 展开更多
关键词 控制过程 动态控制 航天器控制 离散事件
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航天器控制的现状与未来 被引量:16
12
作者 吴宏鑫 谈树萍 《空间控制技术与应用》 2012年第5期1-7,共7页
航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提... 航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提出,航天器智能自主控制应秉承"理论方法、系统结构、器部件要同步研究"的思想和方法.从目前应用情况看,北京控制工程研究所提出的基于特征模型的智能自适应控制方法是大有前途的方法. 展开更多
关键词 航天器姿态与轨道控制 智能自主控制 特征模型 智能自适应控制
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航天器非脆弱控制理论及应用研究进展
13
作者 吕佰梁 刘闯 岳晓奎 《系统工程与电子技术》 北大核心 2025年第5期1638-1645,共8页
随着航天工程的逐步实施,航天器正朝着高速、大尺度、多功能的大型化和复杂化方向发展,强鲁棒非脆弱高精高稳控制技术是保证航天器在复杂太空环境下正常运行并成功实施空间任务的有效保障。本文梳理非脆弱控制理论的起源及发展,进而总... 随着航天工程的逐步实施,航天器正朝着高速、大尺度、多功能的大型化和复杂化方向发展,强鲁棒非脆弱高精高稳控制技术是保证航天器在复杂太空环境下正常运行并成功实施空间任务的有效保障。本文梳理非脆弱控制理论的起源及发展,进而总结基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI)方法的鲁棒非脆弱控制器在航天器轨道及姿态控制中的应用,在考虑加法式摄动和乘法式摄动的条件下,进一步说明非脆弱状态反馈控制器、输出反馈控制器、干扰观测器及中间状态观测器的设计方法,并对未来航天器非脆弱控制方法的发展与应用提出展望,为航天器鲁棒非脆弱控制方法的研究探索提供思考,以满足日益复杂的航天器高精高稳控制任务需求。 展开更多
关键词 非脆弱理论 航天器控制 线性矩阵不等式 增益摄动 鲁棒控制
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基于零和微分博弈的航天器编队通信链路故障容错控制
14
作者 任好 马亚杰 +1 位作者 姜斌 刘成瑞 《自动化学报》 北大核心 2025年第1期174-185,共12页
针对可能由不确定干扰和网络攻击引起的通信链路故障的航天器编队控制系统,提出一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法.该方法通过构建描述编队协同控制的性能函数,将通信链路故障容错控制问题等效转换为零和微分博弈模型.采用Hamilto... 针对可能由不确定干扰和网络攻击引起的通信链路故障的航天器编队控制系统,提出一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法.该方法通过构建描述编队协同控制的性能函数,将通信链路故障容错控制问题等效转换为零和微分博弈模型.采用Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)方程和极小极大原则设计博弈中的优化解,并利用自适应动态规划算法对其进行在线逼近,以获得编队的最优容错控制策略,保证航天器通信链路故障下的在轨稳定性和最优性能.仿真结果表明了本文设计的分布式最优容错控制律的有效性. 展开更多
关键词 自适应动态规划 通信链路故障 容错控制 航天器编队控制系统 零和微分博弈
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面向椭圆轨道的航天器混合最优姿态控制
15
作者 曹家璐 郎啸宇 +1 位作者 刘向东 陈振 《空间科学学报》 北大核心 2025年第2期579-587,共9页
航天器在姿态控制过程中,纯磁控在提供控制力矩时存在欠驱动和控制能力有限的问题.本文提出在使用磁力矩器之外合理地加入脉冲推力器,即混合使用连续和离散控制力矩完成航天器的姿态控制任务.基于这种力矩施加方式,设计一种面向椭圆轨... 航天器在姿态控制过程中,纯磁控在提供控制力矩时存在欠驱动和控制能力有限的问题.本文提出在使用磁力矩器之外合理地加入脉冲推力器,即混合使用连续和离散控制力矩完成航天器的姿态控制任务.基于这种力矩施加方式,设计一种面向椭圆轨道航天器的混合线性二次型(Linear Quadratic Regulator,LQR)姿态控制方法.通过研究椭圆轨道上磁控能力随着椭圆轨道偏心率的变化趋势,找出椭圆轨道上纯磁控制能力最低的时刻,并在此时施加合适的脉冲,使得系统需要的控制增益通过离散脉冲的加入得到一定的补偿.仿真结果表明,面向椭圆轨道航天器的混合线性二次型控制方法在姿态控制效果上具有良好表现. 展开更多
关键词 最优混合控制 椭圆轨道 磁力矩器 脉冲推力器 航天器姿态控制
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航天器固定时间姿态饱和控制
16
作者 肖超 郭永 +3 位作者 邸富强 王力浩 李爱军 王长青 《宇航学报》 北大核心 2025年第1期141-149,共9页
针对面临未知外部扰动与执行器饱和约束的航天器姿态控制系统,提出了一种鲁棒自适应抗饱和固定时间控制策略,解决了航天器在外部扰动与执行器饱和约束下的姿态跟踪控制问题。首先,基于齐次性理论,设计了一种可在固定时间内收敛到零的非... 针对面临未知外部扰动与执行器饱和约束的航天器姿态控制系统,提出了一种鲁棒自适应抗饱和固定时间控制策略,解决了航天器在外部扰动与执行器饱和约束下的姿态跟踪控制问题。首先,基于齐次性理论,设计了一种可在固定时间内收敛到零的非奇异全阶终端滑模面。然后,结合所提出的滑模面与自适应控制,设计了一种鲁棒自适应抗饱和控制器,可确保航天器系统状态在固定时间内完成对期望指令的跟踪。最后,通过理论分析和数值仿真验证了所提出控制策略的有效性,其可为外部扰动与执行器饱和约束下航天器的姿态跟踪提供高精度控制方法。 展开更多
关键词 航天器姿态控制 执行器饱和 固定时间控制 终端滑模控制 自适应控制
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用单框架控制力矩陀螺的大型航天器姿态控制系统实物仿真研究 被引量:17
17
作者 张锦江 李季苏 吴宏鑫 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期382-388,共7页
利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境,进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制/动量管理系统全实物仿真研究。推导了大型航天器姿态控制/动量管理系统数学模型。设计调试了实物仿真系统。研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失... 利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境,进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制/动量管理系统全实物仿真研究。推导了大型航天器姿态控制/动量管理系统数学模型。设计调试了实物仿真系统。研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失效操纵问题和动量管理优化问题。证明了系统构形分析、奇异性分析和操纵律设计的正确性和有效性。通过大型航天器姿态控制/动量管理系统实物仿真,检验了设计方案的可行性和系统硬、软件的可靠性。 展开更多
关键词 单框架控制力矩陀螺 仿真 航天器控制
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变结构航天器模糊神经网络滑模控制器设计 被引量:2
18
作者 王冉 周志成 +1 位作者 曲广吉 陈余军 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2020年第3期56-63,共8页
变结构航天器是目前航天领域的重要发展方向,航天器结构的变化将导致质量分布发生明显变化,这对航天器动力学建模和控制器设计都提出新的问题。针对这种情况,采用混合坐标法和拉格朗日方程建立了航天器刚柔耦合动力学模型,利用几种典型... 变结构航天器是目前航天领域的重要发展方向,航天器结构的变化将导致质量分布发生明显变化,这对航天器动力学建模和控制器设计都提出新的问题。针对这种情况,采用混合坐标法和拉格朗日方程建立了航天器刚柔耦合动力学模型,利用几种典型工况的参数近似得到变结构过程中动力学参数的变化规律。设计滑模控制器对航天器变结构过程进行姿态控制,为提高滑模控制器的适应性,设计模糊神经网络(FNN)自适应调节滑模控制器参数,并利用径向基函数(RBF)神经网络逼近动力学模型,得到控制力矩与姿态变化之间的近似关系,用于FNN的优化。通过仿真得到航天器变结构期间无控、滑模控制和模糊神经网络滑模控制的姿态变化,仿真结果对比验证了模糊神经网络滑模控制对于滑模控制的优势,证明了其在变结构航天器姿态控制方面的有效性。 展开更多
关键词 航天器控制 航天器动力学 变结构航天器 滑模控制 模糊神经网络
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航天器姿态受限的协同势函数族设计方法 被引量:1
19
作者 岳程斐 霍涛 +2 位作者 陈雪芹 沈强 曹喜滨 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期54-65,共12页
提出一种考虑航天器姿态约束的协同势函数设计方法,在姿态全局收敛的同时,保证姿态在机动过程中始终满足姿态约束.首先,建立航天器姿态指向约束模型,并针对每一个指向约束设计软约束区域;然后,基于“角度扰动”方法设计协同势函数族;接... 提出一种考虑航天器姿态约束的协同势函数设计方法,在姿态全局收敛的同时,保证姿态在机动过程中始终满足姿态约束.首先,建立航天器姿态指向约束模型,并针对每一个指向约束设计软约束区域;然后,基于“角度扰动”方法设计协同势函数族;接着,通过设计协同势函数族内函数切换规律,在软约束区域内构建满足姿态约束的势函数,并给出区域内势函数临界点分布的调整方法;最后,将所得的势函数用于航天器的避障控制,以比例-微分控制为例,通过数值仿真,验证该方法的有效性. 展开更多
关键词 航天器控制 协同势函数 姿态约束 姿态控制 三维特殊正交群
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航天器热备份控制计算机软故障前向恢复方法 被引量:3
20
作者 丁志远 刘波 +2 位作者 刘超伟 王婧 王振华 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2016年第6期47-51,57,共6页
针对航天器热备份控制计算机单机软故障,提出一种前向恢复方法.该方法依据航天器热备份控制计算机系统的先验知识,通过对内存分块管理和重分配,进行数据比对和数据同步,使得软故障情况下系统中各单机自主、稳定地恢复至独立输出完全一致... 针对航天器热备份控制计算机单机软故障,提出一种前向恢复方法.该方法依据航天器热备份控制计算机系统的先验知识,通过对内存分块管理和重分配,进行数据比对和数据同步,使得软故障情况下系统中各单机自主、稳定地恢复至独立输出完全一致.与传统的恢复方法相比,新方法针对航天器热备份控制计算机系统设置合适的故障识别与定位的方法,且不用增加任何硬件开销.利用返回飞行器GNCC控制计算机对该方法进行了实现,试验结果证明该方法正确可行,为航天器热备份控制计算机的自主恢复技术奠定良好的基础. 展开更多
关键词 前向恢复 软故障 航天器控制计算机
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