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题名面向在轨操控的多分支航天器性能量化与设计优化
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作者
岳程斐
马经翰
曾令斌
王天舒
曹喜滨
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机构
哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室
哈尔滨工业大学(深圳)空天科技学院
中国航天科技创新研究院
清华大学航天航空学院
哈尔滨工业大学卫星技术研究所
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出处
《宇航学报》
CSCD
北大核心
2024年第11期1752-1765,共14页
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基金
国家自然科学基金项目(12372045)。
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文摘
针对在轨操控多分支航天器性能量化与构型设计优化问题,提出了一套兼顾刚度、灵巧性、工作空间指标及能耗指标的多分支航天器性能评价体系,并使用多目标遗传算法完成了多分支航天器构型的优化。首先,介绍了可操作度、速度全域性能、灵巧工作空间等传统单臂构型优化指标,并提出由多分支系统刚度、多分支运动学灵巧性、多分支动力学灵巧性等性能指标构建的多分支航天器性能量化评价体系。其次,考虑通用操控场景,以单臂优化指标为目标函数,并结合多目标优化算法,完成了单臂构型优化。在此基础上,面向双臂支撑、双臂操控的场景,完成了多分支航天器构型优化这类超多目标优化问题的建模与求解。最后,通过仿真实例验证了所提指标的合理性与有效性。
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关键词
在轨操控
多分支航天器
性能量化
构型设计与优化
多目标优化
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Keywords
On-orbit manipulation
Multi-branch spacecraft
Performance quantification
Configuration design and optimization
Multi-object optimization
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分类号
V423.9
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名输入受限的挠性航天器全驱姿态饱和控制
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作者
王典
吴云华
岳程斐
马松靖
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机构
南京航空航天大学航天学院
哈尔滨工业大学(深圳)空间科学与应用技术研究院
哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室
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出处
《自动化学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第11期2177-2187,共11页
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基金
国家自然科学基金(61973153,12372045)资助。
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文摘
面向空间攻防等任务的航天器通常安装微波、激光等大功率对抗载荷,未来航天器需要装备大型挠性太阳能帆板.针对挠性航天器姿态机动过程中存在外部干扰、执行机构饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量等问题,提出带挠性附件航天器的全驱姿态控制方法.首先,建立挠性航天器全驱姿态控制模型.其次,基于扩展非线性观测器(Extended nonlinearity observer,ENO)与努斯鲍姆增益调节设计一种抗饱和的姿态控制鲁棒算法.将外部扰动、挠性振动和输入饱和函数饱和估计误差作为复合干扰,采用非线性干扰观测器对其进行有效补偿.在直接参数设计线性控制参数基础上,扩展非线性观测器负责对挠性航天器产生的挠性振动等非线性进行实时估计和补偿,努斯鲍姆函数辅助控制器输出力矩避免饱和,并利用李雅普诺夫方法严格证明闭环系统的稳定性.最后通过数学仿真验证该方法不仅能够实现执行机构饱和约束条件下的姿态控制,还能有效抑制挠性结构的振动,为探索未来带有大型挠性附件航天器姿态控制新的方法提供参考.
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关键词
挠性航天器
姿态控制
全驱系统
输入饱和
努斯鲍姆增益调节
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Keywords
Flexible spacecraft
attitude control
fully actuated system(FAS)
input saturation
Nussbaum gain adjustment
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分类号
V448.22
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名基于条件扩散模型的卫星遥测数据缺失值插补方法
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作者
庞昭辰
刘明
张立宪
曹喜滨
段广仁
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机构
哈尔滨工业大学航天学院
哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室
哈尔滨工业大学控制理论与制导技术研究中心
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出处
《自动化学报》
北大核心
2025年第10期2302-2312,共11页
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基金
国家自然科学基金(62225305,62188101,62273116)
国家重点研发计划(2024YFF0504702)
+1 种基金
思源人工智能科学与技术协同创新联盟基金(HTKJ2023SY502003)
微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室资助。
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文摘
卫星遥测时间序列数据在遥感监测、导航定位等领域具有重要应用价值,同时也能有效监控卫星的健康状态.然而,这些数据常常因传感器故障、数据传输错误等复杂因素出现缺失,严重影响数据的完整性和可用性,甚至可能导致决策失误.对此,提出基于多变量条件扩散模型的卫星时间序列补全方法,旨在提高卫星遥测数据缺失值插补的准确性.首先,通过引入条件扩散方法,将观测到的卫星数据作为条件输入,通过建模缺失值的后验分布来生成数据,并在生成过程中对该残缺样本进行初步的线性插补,从而提高模型的稳定性.其次,设计由时间注意力层和门控激活单元组成的残差模块作为主干预测网络,对多维遥测数据中的时间依赖关系进行充分捕捉,实现对缺失数据的精准重构.最后,在某通信卫星的动量轮遥测数据集以及公开的时间序列数据集上进行广泛实验.实验结果表明,所提方法在不同缺失率下均表现出良好的性能和泛化能力,与现有方法相比,展现出更高的准确性和稳定性.
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关键词
扩散模型
卫星遥测数据
时序插补
深度学习
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Keywords
Diffusion models
satellite telemetry data
time-series imputation
deep learning
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分类号
V557
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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题名月面着陆缓冲气囊缓冲过程解析建模与分析
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作者
郭金生
鲁一成
霍佳伟
吴凡
姜连祥
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机构
哈尔滨工业大学卫星技术研究所
哈尔滨工业大学微小型航天器快速设计与智能集群全国重点实验室
山东航天电子技术研究所
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出处
《航天器工程》
北大核心
2025年第3期8-17,共10页
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基金
国家自然科学基金(62303138,12372045)
黑龙江省头雁计划项目
山东省重点研发计划(2011JMRH0111)。
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文摘
针对着陆器以较大着陆速度(50~100 m/s)在月面进行着陆时缓冲气囊模型缺少、收敛速度慢的问题,对单个球形气囊着陆缓冲过程进行简化分析,提出了有褶皱的单气囊形变模型,考虑了缓冲过程中气囊产生褶皱引起的接触面积和体积的变化,并从能量的角度引入气囊织布弹性势能以考虑气囊织布弹性的影响,完成了单气囊缓冲过程的解析建模。同时采用建模软件进行了单气囊和多气囊的有限元参数验证,检验了建模的合理性与准确性,研究结果表明,单气囊和多气囊算例下的峰值过载误差分别为3.07%和5.28%,表明解析模型能较好地反映气囊参数的变化且精度较高,可以对单个和多个球形气囊的缓冲特性进行快速有效的预估。最后基于该解析模型对气囊的缓冲特性进行分析,给出了弹性模量、初始气压、排气口面积以及排气口开启阈值等参数对气囊缓冲特性的影响趋势。
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关键词
着陆缓冲
球形气囊
解析建模
缓冲特性分析
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Keywords
landing cushioning
spherical airbags
analytical modeling
analysis of buffering characteristics
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分类号
V476.3
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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