一、伴随卫星在空间站系统中的应用（论文文献综述）
胡鹏飞[1]（2021）在《空间站高温柜地基实验远程操控系统》文中研究说明随着逐步突破和掌握载人飞船、航天员太空出舱、飞行器空间交会对接等核心技术,我国载人航天工程已经进入到了“三步走”战略的空间站阶段。未来,我国将在空间站开展一系列科学实验,其中,空间材料科学实验是毋庸置疑的重要研究方向。高温材料实验柜作为空间材料科学的综合实验平台,未来将承担至少数百个样品的科学实验。为保证将来空间科学实验的成功,每一个空间实验都需要反复地进行地基匹配实验。那么,面对如此高频次开展的地基匹配实验,如何提高地基实验系统使用效率,使其得到更加高效的利用成为了目前亟待解决的问题。结合上述背景及实际应用情况,本文给出了在空间站高温柜地基实验中远程操控的设计方案。方案基于Web开发,利用B/S架构,采取MVC模型,设计开发远程操控系统。同时,本文阐述了基于上述方案的具体实现。前端基于Vue.js辅以Element-UI实现;服务端基于Spring Boot实现,使用Maven进行项目管理,采用物联网平台作为通信媒介完成数据上传与下发;数据存储引入My SQL关系型数据库以及Redis缓存数据库。本文不仅介绍了功能实现的关键技术,还对系统稳定性、安全性进行了着重考虑。该系统应用于我国空间站高温材料实验柜地基实验过程,可以让分布在全国各地及国外的材料科学家通过互联网的方式,远程查看材料科学匹配实验过程的运行数据并在授权后进行远程操控,有效解决现场技术专家匮乏,数据获取效率低下,实验成本较高等实际问题,在大幅降低实验过程监测成本的同时为智能化、高效化的地基实验提供有效保障。本文还对系统部署后的各项功能进行了逐一测试验证,验证表明,系统实现了各项预定功能。文章最后也给出了后续本课题可以继续改进的方向,为我国未来空间材料科学实验提供更加完善的技术方案。除了应用领域的创新性,在系统的设计开发中,也进行了多项创新性工作,例如:针对上传的每个数据包中参数的数量、种类均不同的情况,处理方式为在Mapper文件中调用一个处理类中的方法,再在该方法中对每个参数进行逐一判断,若存在则进行拼接,实现了“动态SQL”,与传统在Mapper文件中直接拼接SQL语句的方式相比较,更加清晰直观,避免了Mapper文件臃肿的情况;针对运行参数上传量较大、上传频次较高的情况,处理方式为存入基于内存的缓存数据库,再开启多线程去缓存中取出进行解析,与传统的收到数据包后直接进行解析存储的过程相比较,极大地减轻了服务端的压力;系统内服务端与设备端通信引入了Io T平台,与使用传统的TCP或者UDP通信相比较,避免了内网穿透、数据格式转换等繁琐操作;此外,系统还从服务端设置安全组、SQL注入攻击预防、关系型数据库性能提升、缓存数据库击穿、穿透、雪崩的预防、数据持久化等多维度进行稳定性和安全性的保障。
郑晨[2]（2020）在《阿尔法磁谱仪热系统在轨响应特性分析及优化》文中研究表明近年来,随着航天科技飞速发展,开展太空科学实验以及太空探索项目日益成为国际研究热点与前沿。凭借运行稳定、规模庞大等优势,国际空间站（ISS）成为进行太空探索实验的理想平台。作为第一个在ISS上开展的大型科学实验,阿尔法磁谱仪（AMS）旨在通过探测高能宇宙射线,以更好地理解宇宙未知和起源。AMS安装于ISS主桁架外部,面对复杂且恶劣的太空环境,同时受到ISS自身运行的影响,AMS热系统面临严峻考验。因此,对AMS热系统在轨运行响应特性的研究是保证AMS长期安全运行的关键,也对其它站载设备热系统的研发具有重要参考意义。本文以AMS热系统为研究对象,基于在轨实验热数据,综合运用理论分析和数值模拟的研究方法,对ISS运行工况下AMS的热环境动态变化特性、热系统动态响应特性、温度异常发生规律及优化方法进行了系统分析,主要研究工作及相关结果如下所述:1.理论分析了 AMS在轨运行的热量传递过程,对AMS在轨热平衡条件以及空间辐射外热流进行了理论推导。在此基础上,理论计算了三类ISS典型操作对AMS表面热环境的影响。其中,计算得到了锁定ISS太阳能阵列对AMS表面太阳辐射外热流的遮挡作用在（-75°,-21°）和（+57°,+75°）β角区间内最为显着;推导了 AMS表面太阳辐射外热流随ISS右侧主辐射器转动而变化的数学模型;基于球面坐标系以及ISS飞行姿态的三个角度控制变量,建立了 ISS飞行姿态调整时AMS表面外热流的动态变化数学模型,可较为准确地实现ISS变姿态中AMS特定表面外热流的理论计算。2.基于AMS在轨运行近九年的实验热数据,对ISS全工况下、全β角区间内AMS表面温度的变化规律及其影响因素进行分析,确定了 AMS不同表面温度异常出现位置。基于ISS典型操作工况的记录数据,重点对高频发生的ISS典型操作工况下的AMS温度响应特性进行了对比分析,得到了不同ISS典型操作对AMS的温度影响规律。基于在轨温度记录数据,研究了 ISS全工况下的温度异常发生规律,对已有应对措施的热控效果进行了对比分析。数据分析结果表明:ISS全工况下的AMS各部件温度大多处于正常允许范围内,只有TRD气体系统和第一层TRACKER上会发生低温异常;相同条件下,不同类型的ISS典型操作对AMS温度具有不同甚至相反的影响,证明了 ISS典型操作之间的温度补偿作用;第一层TRACKER的低温异常主要发生于无多层绝热材料覆盖的中心区域且集中在（-75°,-65°）β角区间,超温幅度有限,开启邻近加热器可对其实现有效热控制;TRD气体系统的低温异常大多发生于（-65°,-28°）、（-25°,+28°）和（+44°,+75°）β角区间,主要由ISS典型操作和AMS处于冷工况导致,加装绝热毯可完全避免（-60°,+60°）β角区间内的低温异常,却可能加剧（-75°,-60°）和（+60°,+75°）β角区间内的低温异常,对此可适时采取开启临近加热器、转动ISS右侧主辐射器以及取消锁定ISS太阳能阵列的热控制建议,以避免低温异常加剧。3.基于商业热分析软件Thermal Desktop和SINDA/FLUINT,建立了 AMS安装于ISS上的系统级热网络模型,通过多种数据对比方法验证了数值模型有效性。利用热网络法对ISS运行下AMS热系统关键部件的热环境变化以及温度响应特性进行了数值模拟研究,重点对AMS热系统关键部件所受ISS典型操作影响规律及其温度异常发生规律进行了分析。数值模拟结果表明:AMS表面外热流的变化趋势主要由其中的太阳辐射外热流决定,三种ISS典型操作均能对外热流造成显着影响,导致的外热流变化幅度随β角的增加先减小后增大,并在极值β角处取得极大值,最大可达383.6 W/m,2;调整ISS飞行姿态对AMS热系统关键部件影响相对较大,并可能引发温度异常;温度异常通常只可能在ISS姿态改变为沿+Y、+Z轴方向飞行时发生,发生时间为典型操作执行后的6235 s至73897 s,且分别在AMS两个主散热器的右侧和底部区域发生机率最高、对硬件设备影响最为严重。4.基于数值模拟结果,对ISS典型操作引起的AMS热系统的外热流与温度改变量之间的线性相关性进行了分析,据此揭示了不同ISS典型操作对AMS热系统温度响应特性的影响机理。根据ISS右侧主辐射器转动对AMS热系统温度响应特性的影响机理以及温度补偿效应,针对ISS飞行姿态调整可能引发的AMS热系统关键部件温度异常,提出了基于ISS右侧主辐射器角度调整的两种热控制优化方法,并对其热控制效果进行了对比分析。研究结果表明:调整ISS飞行姿态时AMS热系统温度响应只由其表面外热流决定,而锁定ISS太阳能阵列和转动ISS右侧主辐射器下的AMS热系统温度响应则由其表面外热流以及热系统向空间辐射散热共同决定;对于以“最小热流”和“最低温度”为原则的热控制优化方法,其分别可导致温度异常发生时间延迟2.0%～28.1%和2.0%～42.7%,在特定条件下甚至可以完全避免温度异常发生,展现出良好的热控制效果。
蔺陆洲[3]（2020）在《从太空竞赛到空间合作航天外交的理论建构与现实转型》文中进行了进一步梳理太空竞争与空间合作的关系变化和政策调整是航天外交的基本问题。本文围绕竞争与合作的主轴,建构了一种航天外交的理论框架并以商业航天为基点分析了航天外交的现实转型。在回顾航天外交相关研究文献的基础上,明确了研究的核心问题、主要方法和创新点,进而界定了航天外交概念的内涵、外延和特征。通过梳理自1957年以来航天外交的发展历史和当前航天外交的发展趋势,结合国际政治经济学理论在相互依存、霸权稳定、世界体系、国家主义和依附理论的发展路径与分析范式,总结了航天外交在战略、资金和科技各方面的理论要素。基于这三个航天外交的理论要素,将航天产业的计划经济属性、国家为核心的行为体和大国竞争的本质特征确立为航天外交理论的范式,以航天相对实力的变化和航天外交政策的调整为主要逻辑,建立航天外交的理论模型,在太空竞赛和空间合作方面形成理论推论。综合运用相关性分析的定量研究方法和比较分析的定性研究方法,对理论和推论进行检验。通过理论限制性条件分析,将商业航天识别为改变航天外交理论外部环境和条件的颠覆性变量,并对航天外交理论的发展进行预测。随后,以文章建构的航天外交理论框架,针对世界航天外交总体态势、主要航天国家和国际航天组织的结构与政策,利用案例研究和博弈论进行分析,解释当前航天外交关系的状态和变化趋势。特别是基于中国的航天外交实践的总结,在大国博弈、多边主导和应用推广方面进行中国航天外交的设计并提出政策建议。最终回顾和总结航天外交的本质与启示,并对未来的航天外交进行展望。
杜严锋[4]（2020）在《柔性空间机器人动力学建模及振动控制研究》文中指出随着空间技术的飞速发展,空间机器人越来越受到航天领域的重视。空间机器人能够适应恶劣的环境,如昼夜温差大、超真空、空间微重力、原子氧和太空辐射,代替航天员完成高精度和高可靠性的空间作业,在元件更换、空间碎片清理、有效载荷搬运、失效卫星维修、燃料加注和协助空间站各舱段及在轨航天器的对接和转位等空间任务中得到了广泛的应用。然而,由于空间机器人上面柔性部件的影响,如柔性太阳帆板和柔性空间机械臂等,柔性部件的运动与基座运动之间相互耦合,空间机器人呈现出复杂的动力学特性,并且使空间机器人的控制器设计变得非常困难。本文考虑太阳帆板和机械臂的柔性,对空间机器人的动力学特性和振动控制方法进行了研究,主要研究内容和研究成果如下:针对考虑太阳帆板柔性和机械臂柔性的空间机器人,基于递推组集法和速度变分原理获得了柔性空间机器人系统的动力学模型,建立了动力学方程的求解方法和计算流程。将本文模型的仿真计算结果与多体动力学计算软件ADAMS进行对比分析,仿真结果表明本文模型的计算结果与ADAMS软件的计算结果一致,验证了本文模型的准确性和有效性。基于柔性空间机器人的动力学模型,分析了柔性体运动对其振动特性的影响,得到了不同阶段运动时间对柔性体振动的影响规律。通过傅里叶变换建立了柔性体运动的频域特性分析方法,得到了柔性体运动对频谱幅值的影响规律。建立了柔性空间机器人系统的动力学耦合因子模型,对机械臂关节运动、机械臂柔性振动和太阳帆板柔性振动与中心刚体运动和机械臂末端运动的的动力学耦合程度进行了分析。分析了中心刚体质量和机械臂关节转角对系统耦合因子的影响规律,获得了在机械臂关节空间的动力学耦合因子云图,为减小柔性空间机器人系统的动力学耦合作用提供了理论基础。提出了一种多脉冲鲁棒输入整形方法,即MIR整形器,对柔性系统进行振动控制。MIR整形器具有灵活的设计参数,可以调节整形器脉冲的个数和脉冲时间长度。与传统输入整形器相比,它对系统固有频率和阻尼比具有更好的鲁棒性。数值仿真结果表明,当系统参数存在较大误差时,MIR整形器比传统整形器能更有效地抑制残余振动。在相对高频范围内,MIR整形器能够抑制更宽频率范围内的振动。当系统的参数存在较大误差或者存在较宽频率范围内的柔性振动时,用在相对高频范围内抑制振动的特性来设计MIR整形器,可以更有效地抑制系统振动。提出最优控制与MIR整形器的联合控制策略,对柔性系统进行控制仿真,结果表明该控制策略相对于其他整形器联合控制方法能够更好地抑制振动。考虑太阳帆板和机械臂的柔性,在空间机器人动力学方程的基础上,根据空间机器人的工作状态,设计了自由飞行控制器和自由漂浮控制器。根据MIR整形器抑制相对高频振动成分的特点,设计整形器对期望输入进行整形,利用自由飞行控制器和自由漂浮控制器,对柔性空间机器人的运动进行控制。数值仿真结果表明,所设计的控制器能够有效地抑制柔性部件的振动。在自由飞行控制器和自由漂浮控制器的作用下都能够实现对空间机器人运动的准确控制,但是自由飞行控制器能够同时稳定控制基座运动,而自由漂浮控制器没有对基座位姿进行控制。由于柔性空间机器人系统在空间中很容易受到外部干扰力的作用,利用奇异摄动原理将柔性空间机器人的动力学模型分解成慢变子系统和快变子系统,采用滑模控制方法来控制带有外部干扰的系统,利用RBF神经网络估计外部干扰力的边界,提出柔性空间机器人的抗干扰控制器。仿真分析结果表明,在外部干扰的作用下,所提出的抗干扰控制器能够对柔性空间机器人进行准确的操作控制,同时能够减小系统中柔性部件的振动响应。
刘鹏飞[5]（2020）在《基于准非奇异相对轨道根数理论的卫星集群飞行技术研究》文中指出卫星集群,是由长期稳定飞行在邻近开普勒轨道上的多个成员卫星,通过星间无线通信网络互联形成的、具备载荷和平台资源共享能力的分布式空间系统。相比于单体式航天器,卫星集群系统具有高度的鲁棒性、灵活性;相比于传统的分布式卫星系统,卫星集群具有轨道控制开销少、可长期在轨运行和技术风险小的优势。卫星集群代表着分布式卫星系统发展的最新方向,在当前阶段开展卫星集群关键技术的研究具有重要的理论价值和工程实践意义。集群飞行、空间无线通信及自组织网络、空间分布式计算是卫星集群系统所依赖的三项核心关键技术。本文从准非奇异相对轨道根数描述的卫星相对运动模型入手,从动力学、控制的角度,对运行在近圆参考轨道上的、采用群树结构网络拓扑的异构卫星集群系统的集群飞行问题进行研究。第一,研究了基于准非奇异相对轨道根数的卫星相对运动建模问题。从准非奇异相对轨道根数的定义出发,分别推导了开普勒二体假设条件及地球J2、大气阻力摄动条件下基于准非奇异相对轨道根数的线性相对运动模型,研究了基于脉冲推力实现的相对轨道控制方法,介绍了相对E/I矢量分离原理的基本概念及其在星间安全避撞机制设计方面的特殊意义,讨论并证明了局部刚化原理,说明了其在多星协同运动控制方面的价值、意义。第二,研究了卫星集群安全分离部署策略问题。基于准非奇异相对轨道根数描述的相对运动模型,分析了卫星集群星箭分离过程中的星-箭、星-星相对运动特性。根据星-箭、星-星相对运动安全性要求,提出了安全概念设计方案,将星箭分离参数的设计问题转化为受限的相对E/I矢量空间中的可行解求解问题。针对这一问题,提出了一种基于几何方法的星箭安全分离参数序列求解流程。针对分离不确定性对星箭分离方案安全性的影响问题,提出了基于区间代数的最差情况分析方法,并进一步提出了应对分离不确定性因素影响的改进方案。以SAMSON任务的在轨分离部署过程为蓝本设计了仿真算例,仿真结果证明了本文提出的卫星集群安全分离序列求解方法的可行性和有效性。第三,研究了卫星集群维持过程的制导控制问题。介绍了群树结构网络拓扑的内涵、特点及其在卫星集群系统中的具体实现方式。针对卫星集群维持过程中的两项相对运动控制指标——集群网络拓扑维持和星间碰撞规避,分别提出了相应的制导、控制方法。具体来讲,依据局部刚化原理,提出了基于各成员卫星相对平半长轴的协同脉冲机动修正实现集群网络拓扑维持的制导、控制方法;依据相对E/I矢量分离原理,提出了基于各成员卫星平相对E/I矢量的协同脉冲机动修正实现集群星间安全避撞的制导、控制方法。通过数值仿真算例,证明了上述两方面制导、控制方法的有效性。第四,研究了卫星集群操作过程的制导控制问题。界定了卫星集群几种典型操作场景的概念内涵;针对卫星集群操作过程在卫星相对运动控制方面的特殊需求,在第四章集群维持技术的基础上,进一步提出了基于各成员卫星相对平半长轴的协同脉冲机动修正实现集群关键链路相对距离调控的制导、控制方法;通过数值仿真算例,证明了上述制导、控制方法对于各种集群操作场景的有效性和适用性。第五,设计了卫星集群地面仿真试验床。针对现有商用仿真软件难以独立、同时支持卫星集群系统动力学控制过程和网络通信过程建模仿真功能的现实问题,立足系统集成、联合仿真的思路,以OPNET Modeler为主体,重点利用其内置的Esys接口与外部仿真器的信息交互功能,提出了一套卫星集群地面仿真试验床架构,实现了对OPNET Modeler、STK和Matlab三方面仿真器资源的有效集成。通过基于Zig Bee无线通信技术实现的卫星集群自组织通信网络场景仿真算例,证明了试验床设计方案的可行性和有效性。总之,本文以理论分析和仿真计算相结合的方式,以准非奇异相对轨道根数理论为基础,以近圆参考轨道上、采用群树结构网络拓扑的异构卫星集群为研究对象,对卫星集群的安全分离部署、长期稳态维持及动态操作问题进行了研究,提出了相应的解决方法,并设计了一套用于卫星集群系统技术验证的地面仿真试验床。本文的研究工作,可为卫星集群系统的理论研究和工程应用提供参考。
兰宁远[6]（2019）在《天上宫阙——中国921（六）》文中研究表明天宫,新时代的国家品牌在轨飞行的航天器内独有的微重力环境,可以使人类从一个全新的视角来研究和分析许多实验现象。利用好这个环境,可以在太空医学、材料学、基础生物学、物理科学和太空制造等多方面取得突飞猛进的发展。载人飞船虽然能进行一些空间科学实验,但毕竟受任务时间所限,研究要想深入下去,就需要有一种能够长期进行试验的平台,这个平台就是轨道空间站。轨道空间站容积大、寿命长,相当于太空中的"航空母舰"。通过空间站可以进一步研究地球环境和宇宙空间,开展一系列的太空实验,实现太空工业化
刘将辉[7]（2019）在《航天器相对翻滚目标近距离姿轨控制方法研究》文中研究表明对失效航天器的在轨修复是当前航天领域的热点问题,而航天器相对翻滚目标近距离姿轨控制是其中的一项关键技术。失效航天器由于没有姿态控制,一般表现为在轨道上自由翻滚,而这为近距离操作带来巨大挑战。论文以此为背景,开展航天器相对空间翻滚目标近距离姿轨控制方法研究。论文主要成果如下:1.针对相对翻滚目标的绕飞与悬停控制问题,分别提出了强迫绕飞控制策略、基于模糊和基于非奇异终端滑模的悬停控制方法。（1）提出了对翻滚目标航天器强迫绕飞的控制策略。将追踪器对目标器的绕飞问题转化为视线瞬时旋转平面内的二维控制问题。采用滑模控制器对视线方向和垂直视线方向的运动进行了控制。（2）采用模糊控制方法实现对翻滚目标的任意位置悬停。推导了追踪器在目标器轨道坐标系中的标称悬停位置和标称悬停速度。将悬停问题解耦为三个通道的二维模糊控制问题,并以某一通道为例进行Mamdani型模糊控制器设计。（3）采用自适应非奇异终端滑模控制方法实现对翻滚目标的悬停。建立了非线性的六自由度耦合的一体化动力学模型。设计了自适应非奇异终端滑模控制器。用自适应调整法来克服系统模型不确定性和外部干扰的影响,不确定性和外部干扰的界限不需要提前知道。2.针对相对翻滚目标的逼近策略问题,分别提出了增广比例导引律、LQR和姿轨一体化控制方法。（1）提出了增广比例导引律控制方法以实现对翻滚目标的逼近。在追踪器视线旋转坐标系上建立了追踪器与逼近点的三维相对运动方程。基于反馈化控制思想,在传统真比例导引律基础上引入对逼近点视线方向的控制,追踪器按照指数衰减的方式对沿逼近点视线方向进行逼近。（2）采用LQR方法实现对翻滚目标的逼近。在目标器轨道坐标系上推导了追踪器以及目标逼近点的标称位置和标称速度。基于线性二次型最优方法（Linear Quadratic Regulator,LQR）设计了LQR控制器。（3）提出了对翻滚目标逼近的姿轨一体化控制方法。考虑逼近过程的安全性,设计了追踪器的标称轨迹,采用指数减速方式对失控翻滚目标航天器实施逼近。综合考虑外部干扰、系统不确定性,设计了自适应非奇异终端滑模控制器并给出了系统的稳定性证明。3.针对相对翻滚目标的安全逼近问题,分别提出了椭圆蔓叶曲面势函数和球面势函数制导方法。（1）提出了基于椭圆蔓叶曲面势函数的安全逼近与避障制导方法。将翻滚目标逼近的安全与躲避障碍物问题转化为动态环境的路径规划问题。根据状态误差设计了吸引势函数。在逼近的最终逼近段设计了椭圆蔓叶线的安全走廊。将障碍物假想为具有一定半径的球体,基于高斯函数法设计了障碍物势函数。（2）提出了基于球面势函数的安全逼近与避障制导方法。由椭圆蔓叶曲面势函数构建的安全域属于半安全域。在半安全域分析的基础上,根据全安全域的任务要求设计球面全安全区和锥面安全走廊。4.设计了航天器相对翻滚目标近距离运动控制的地面悬吊实验方法。（1）搭建了基于悬吊式重力补偿系统的地面实验平台。其工作原理是借助随动平台吊索的恒拉力,用于抵消实验航天器所受的重力,模拟航天器的太空失重环境。（2）设计了地面动力学实验控制方案。首先,根据相似性理论推导了悬吊缩比实验的比例因子。其次,设计了地面相对位置和相对姿态控制策略。最后,进行了追踪模拟器相对翻滚目标模拟器的近距离运动控制实验。
徐川川[8]（2019）在《时滞系统的滞后输出反馈控制及其在航天器控制中的应用》文中提出时滞现象广泛存在于各类系统中,如机械传动系统、化工过程系统、工业冶金系统、航空航天系统和网络化控制系统等。一方面,时滞的存在可能会导致系统性能变差甚至不稳定,另一方面,巧妙地利用时滞又可以获得某些意想不到的性能,因此时滞问题近年来得到了广泛的关注和研究。Smith预估控制器作为一种经典的时滞补偿方法,能够有效地补偿系统输入时滞,但是其无法应用于原系统非时滞部分不稳定的情形。预估反馈控制器则有效地解决了这一问题,其利用系统当前时刻的状态和过去一段时间的输入来预测系统未来的状态,进而通过反馈补偿系统时滞。然而在许多系统中,状态信息不完全可测或难以测量,这就限制了预估反馈控制器的应用。为了解决这一问题,本文提出了含有多输入时滞的线性定常连续系统的滞后输出反馈（DOF）控制。与其他时滞补偿方法相比,DOF控制最大的特点就是仅利用了系统当前和滞后的输入输出信息,更便于实现。针对DOF控制中分布时滞项数值实现导致的不稳定问题,本文提出了一种基于低通滤波（LPF）的DOF控制。此外,本文还系统地提出了离散系统、时变系统的DOF控制。最后,利用所提理论方法设计了航天器交会系统和三轴磁力矩姿态控制系统的DOF控制,完成了相应的航天器控制任务。本文主要研究工作如下:第1章陈述了本课题的背景意义,并对与课题紧密相关的时滞系统、输出反馈、航天器交会对接、磁力矩姿态控制系统的研究现状进行了综述,概括了本文的主要研究工作。第2章提出了含有多输入时滞的定常连续系统的DOF控制和基于LPF的DOF控制。通过引入一状态变换,先将多输入时滞系统转化为一等价的非时滞系统。由当前和滞后的输入输出信息经系统运动方程构造出等价系统的状态,并用于构成反馈,从而得到了多输入时滞系统的DOF控制。针对DOF控制中分布时滞项数值实现不稳定的问题,本章提出了一种基于LPF的DOF控制。并证明了:总存在一个足够高的数值积分精度,使得基于LPF的DOF控制系统在数值实现后保持稳定。通过构造一增广系统,将LPF的设计问题转化为了状态反馈镇定问题。最后,通过对数值算例的仿真验证了所提方法的有效性。第3章分别提出了含有单输入时滞和多输入时滞的定常离散系统的DOF控制。对于单输入时滞系统,仅由当前和滞后的某些离散点上的输入输出信息经系统运动方程构造出系统未来时刻的状态,并用于形成反馈,从而得到其DOF控制。对于多输入时滞系统,先通过模型降阶方法将其转化为等价的非时滞系统,进而将单输入时滞系统的结论推广到多输入时滞系统。离散DOF控制因不含分布时滞项,有效避免了数值实现问题。此外,本章还提出了状态观测误差重构型的DOF控制,相比基于传统观测器的状态反馈控制,状态观测误差重构型的DOF控制弱化了对观测器自身稳定性的要求,同时对状态的观测（预估）是无差拍的,因而控制系统具有更好的动态性能。对于单输入时滞系统,本章还提出了第二种状态观测误差重构型的DOF控制,在输入输出时滞较大时,可以明显减少控制器计算量。仿真证实本章所提理论方法确实有效。第4章分别提出了具有输入时变矩阵的单输入时滞系统、含有多输入时滞的一般时变连续系统和含有多输入时滞的时变离散系统的DOF控制。对于一般时变连续系统,本章重新给出了其能观性Gram矩阵的定义,并对其非奇异性进行了讨论。针对时变连续系统DOF控制中分布时滞项的数值实现问题,本章提出了一种基于时变LPF的DOF控制,并通过设计含参的时变LPF参数Af（t）和Bf（t）,将LPF的设计问题转换为了一般时变系统的状态反馈镇定问题。针对时变系统难以通过极点配置实现镇定的问题,本章采用了参量微分黎卡提方程（DRE）法和Lyapunov方程法设计反馈增益。采用该方法设计反馈增益,还可以有效地控制输入幅值,避免饱和的出现。此外,本章还利用时变离散系统运动方程,由当前和过去的输入输出信息构造了时变离散系统的DOF控制,有效避免了数值实现问题。第5章是第2章～第4章理论方法在航天器交会和三轴磁力矩姿态控制系统中的应用。首先,本章对航天器交会和三轴磁力矩姿态控制系统进行了运动学和动力学建模,然后根据DOF控制设计需要对其进行了合理的线性化。分别利用第2章～第4章的理论方法设计了交会系统连续DOF控制、离散DOF控制和三轴磁力矩姿态控制系统的DOF控制。仿真结果表明:设计的DOF控制能够较好地完成交会任务和姿态控制任务,同时有效解决了航天器间相对速度难以精确测量的问题,并有效补偿了执行机构和传感器所含有的时滞,避免了执行机构饱和的出现。而且设计的DOF控制对系统结构、参数不确定性、输入时滞不确定性和控制器实现过程中的舍入误差具有较好的鲁棒性。本章内容是本文所提理论方法在航天器控制中的初步尝试,为航天器姿轨控制中某些问题的解决提供了借鉴和参考。
张正元[9]（2019）在《基于视觉的卫星运动分析测量和目标检测研究》文中提出随着人类对太空资源利用的不断深化,近地空间存在着大量的太空垃圾潜在威胁航天器运行,空间轨道上的失效卫星需要维修或移除。由于这些实际的在轨服务需求,空间非合作目标的捕获具有重要的实际意义。在空间非合作目标捕获技术中,视觉技术在其中扮演着重要的角色,视觉信息完成对机械臂控制、导航。机载相机对目标星的成像过程中,完成对目标星的运动分析、三维重建、位姿跟踪以及抓捕位置的识别。各个步骤随着抓捕系统与目标星的距离远近依次进行、循序渐进,获取的信息也越加丰富、精确。尽管近年来机械臂控制技术和计算机视觉测量技术都有了长足的进步,但如何实现对空间非合作目标的自主、智能抓捕任然是一个极具挑战性的研究课题。尤其是考虑到空间中严苛多变的光照条件、复杂的电磁环境以及机载计算机处理器有限的计算能力,这些都对空间视觉技术相对于地面环境提出了更高的要求。本文根据单目、双目视觉理论、多视图几何理论以及基于深度学习的目标检测技术,提出了一套基于不同距离的空间目标视觉测量检测策略,并结合卫星模型和实验室现有设备开展了相关卫星地面测量检测实验。本文首先对国内外空间非合作目标抓捕策略和视觉技术的研究现状、研究方法进行了详细的分析,确定了基于视觉空间非合作目标抓捕的基本途径,即确定了本文的基本研究路线和研究内容,并在此基础上根据相关理论搭建系统开展相关研究。为了在远距离时初步确定卫星的旋转速度以判定抓捕任务的可行性,视觉系统开启监控模式。通过从单目相机中提取连续的卫星图像,通过奇异值分解和罗德里格斯公式计算卫星的旋转角度;为了在中距离时较为精确地对卫星的相对位姿进行测量,引入立体视觉技术,视觉系统开启获取模式。通过双目相机测距并获取卫星稀疏点云,然后对相邻点云做配准以得到相对位姿结果,最后对卫星实现三维重建;在近距离时完成对卫星上机械对接装置的识别,以实现最后阶段的对接任务,视觉系统开启跟踪模式。通过基于深度学习技术的目标检测方法,对卫星上的太阳帆板连接架做高效可靠的检测。最后开展相关实验验证上述理论算法的有效性及可靠性,根据得到的实验数据和结果,可以判定所采用的方法有效解决了上述难点、问题。
张保军[10]（2017）在《基于旋量理论和李群—李代数的空间机械臂动力学建模与分析》文中研究表明应用于航天任务中的空间机械臂具有微重力环境、大的跨度和低阻尼等特征。当空间机械臂的操作端承受较大负载时,柔性效应较强,在大范围运动时会产生明显的弹性振动;而对于小负载的情况,则其行为又近似为刚性,弹性振动不明显。建立精确高效的机械臂动力学模型是进行空间机械臂相关结构设计、动力学行为分析、控制器的设计与调试等一系列工作的前提与基础。为此,针对这两种情况,本文就空间机械臂的相关动力学问题展开了研究,主要内容有:采用旋量理论和李群-李代数的数学方法,将空间机械臂的位置和姿态矢量表示为统一的旋量,建立了空间机械臂的运动学指数积公式。在运动学旋量指数积公式的基础上,独立推导了旋量坐标表示的雅可比矩阵。指数积形式的运动学方程可在惯性坐标系中从整体上来描述机械臂的运动,避免了应用传统的D-H参数法局部坐标系所带来的奇异性,也能够更加清楚地描述物体进行空间运动的几何意义,避免了抽象的数学符号的表达,在一定程度上简化了对系统的分析与求解。讨论了旋量指数积方法与D-H参数法的关系,以及雅可比矩阵的性质。并以一个空间六自由度机械臂为模型,进行了建模与求解。针对小负载情况,推导建立了空间刚性机械臂的高效递归动力学模型。小负载情况下,空间机械臂近似为刚性运动,基于旋量理论描述的空间刚体运动,改进了传统的牛顿-欧拉动力学建模方法,利用数学与物理模型,经过详细推导,建立了一种具有O（n）计算效率的高效递归动力学模型,得到递归的n自由度开环多体系统的反向动力学和正向动力学递归算法。以一个三连杆机械臂为研究模型,对其进行仿真计算,验证了动力学模型的正确性。针对大负载情况,建立了考虑耦合变形的空间柔性机械臂动力学模型。大负载情况下,刚性模型已不再适用,提出以空间变形旋量来描述柔性机械臂的耦合变形（横向变形、纵向变形及扭转变形）,通过机械臂的广义柔度矩阵与广义惯量矩阵,结合Rayleigh-Ritz法,独立推导建立解耦的空间柔性机械臂动力学模型。以简化的悬臂梁模型为对象研究了柔性机械臂在耦合变形下的特征频率;又以一个关节轴线相互垂直的空间柔性机械臂为对象,建立了其解耦的动力学方程,进行仿真计算并验证模型的正确性。
二、伴随卫星在空间站系统中的应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、伴随卫星在空间站系统中的应用（论文提纲范文）
（1）空间站高温柜地基实验远程操控系统（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 本文结构 |
| 第2章 地基实验远程操控系统需求分析 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 系统用户特征分析 |
| 2.3 系统功能性分析 |
| 2.4 系统非功能性分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 地基实验远程操控系统方案设计 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 整体技术方案 |
| 3.2.1 系统整体技术方案 |
| 3.2.2 软件平台技术方案 |
| 3.3 前端技术方案 |
| 3.3.1 前端框架方案Vue.js |
| 3.3.2 桌面组件库方案 Element-UI |
| 3.4 后端技术方案 |
| 3.4.1 后端整体方案 |
| 3.4.2 后端框架方案SpringBoot |
| 3.5 数据库技术方案 |
| 3.5.1 关系数据库方案 |
| 3.5.2 缓存数据库方案 |
| 3.6 数据通信技术方案 |
| 3.7 方案可行性分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 地基实验远程操控系统软件具体实现 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 前端实现 |
| 4.2.1 界面实现 |
| 4.2.2 功能实现 |
| 4.2.3 关键技术实现 |
| 4.2.4 本地调试 |
| 4.3 后端实现 |
| 4.3.1 与前端通信实现 |
| 4.3.2 与设备端通信实现 |
| 4.3.3 关键技术实现 |
| 4.3.4 本地调试 |
| 4.4 数据库实现 |
| 4.4.1 关系数据库实现 |
| 4.4.2 缓存数据库实现 |
| 4.4.3 关键技术实现 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 地基实验远程操控系统测试验证 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 测试验证准备 |
| 5.3 测试验证实施 |
| 5.3.1 前端打包部署 |
| 5.3.2 后端打包部署 |
| 5.3.3 系统联调 |
| 5.4 功能测试验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 缩略词表 |
| 附录B 部分代码 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）阿尔法磁谱仪热系统在轨响应特性分析及优化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 空间热分析研究现状 |
| 1.2.1 空间热分析方法 |
| 1.2.2 空间热系统优化 |
| 1.3 阿尔法磁谱仪热系统 |
| 1.3.1 阿尔法磁谱仪热控制要求 |
| 1.3.2 阿尔法磁谱仪热系统组成 |
| 1.3.3 阿尔法磁谱仪热系统研究现状 |
| 1.4 阿尔法磁谱仪热环境 |
| 1.4.1 近地轨道的空间热环境 |
| 1.4.2 国际空间站运行的影响 |
| 1.4.3 阿尔法磁谱仪热环境研究现状 |
| 1.5 存在的问题及本文主要研究内容 |
| 1.5.1 存在的问题 |
| 1.5.2 本文主要研究内容 |
| 第2章 阿尔法磁谱仪在轨热环境及其影响因素理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间热分析理论基础 |
| 2.2.1 空间传热学理论基础 |
| 2.2.2 空间热分析数值原理 |
| 2.3 阿尔法磁谱仪热环境理论分析 |
| 2.3.1 阿尔法磁谱仪在轨热平衡分析 |
| 2.3.2 阿尔法磁谱仪在轨外热流分析 |
| 2.4 国际空间站运行的影响分析 |
| 2.4.1 国际空间站部件结构的影响 |
| 2.4.2 国际空间站飞行姿态的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 阿尔法磁谱仪热系统在轨响应特性实验热数据分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 国际空间站运行工况 |
| 3.2.1 正常运行工况 |
| 3.2.2 典型操作工况 |
| 3.3 全工况下阿尔法磁谱仪热系统温度响应特性分析 |
| 3.3.1 阿尔法磁谱仪前、后方表面温度响应特性分析 |
| 3.3.2 阿尔法磁谱仪上、下部表面温度响应特性分析 |
| 3.3.3 阿尔法磁谱仪左、右侧表面温度响应特性分析 |
| 3.4 典型操作工况对阿尔法磁谱仪热系统的温度影响分析 |
| 3.4.1 单独锁定太阳能阵列 |
| 3.4.2 其他典型操作伴随锁定太阳能阵列 |
| 3.5 典型操作引起的温度响应对比分析 |
| 3.6 阿尔法磁谱仪的极端温度响应分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 阿尔法磁谱仪热系统在轨响应特性数值模拟研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值模拟研究方法 |
| 4.2.1 模拟流程 |
| 4.2.2 热网络法 |
| 4.3 阿尔法磁谱仪在轨数值模型 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 边界条件 |
| 4.3.3 工况设定 |
| 4.3.4 可靠性验证 |
| 4.4 热环境的数值模拟结果分析 |
| 4.4.1 正常运行工况下的热环境 |
| 4.4.2 典型操作工况下的热环境 |
| 4.5 温度响应数值模拟结果分析 |
| 4.5.1 锁定太阳能阵列的温度响应特性 |
| 4.5.2 转动右侧主辐射器的温度响应特性 |
| 4.5.3 调整飞行姿态的温度响应特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 阿尔法磁谱仪在轨运行热控制方法优化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 阿尔法磁谱仪热系统温度响应机理分析 |
| 5.2.1 温度响应影响因素 |
| 5.2.2 国际空间站部件结构的影响机制 |
| 5.2.3 国际空间站飞行姿态的影响机制 |
| 5.3 阿尔法磁谱仪热系统温度异常规律分析 |
| 5.3.1 发生时间 |
| 5.3.2 温度场分析 |
| 5.4 温度异常热控制优化可行性分析 |
| 5.5 基于“最小热流”原则的热控制优化 |
| 5.5.1 最小外热流分析 |
| 5.5.2 温度响应特性对比分析 |
| 5.5.3 方法讨论与效果评价 |
| 5.6 基于“最低温度”原则的热控制优化 |
| 5.6.1 最低温度分析 |
| 5.6.2 温度响应特性对比分析 |
| 5.6.3 方法讨论与效果评价 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（3）从太空竞赛到空间合作航天外交的理论建构与现实转型（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 第一节 选题的由来与意义 |
| 第二节 文献综述 |
| 一、军事安全 |
| 二、法律政策 |
| 三、经济产业 |
| 四、科学技术 |
| 五、文化认知 |
| 六、研究概况 |
| 第三节 研究概述 |
| 一、主要内容 |
| 二、研究方法 |
| 三、创新点 |
| 第四节 论证框架与章节结构 |
| 第二章 概念界定 |
| 第一节 航天的基础概念 |
| 一、作为技术概念的航天 |
| 二、航天科技 |
| 三、航天系统和系统工程 |
| 第二节 航天外交的概念和定义 |
| 一、历史沿革 |
| 二、定义范畴 |
| 三、构成要素 |
| 四、本质特性 |
| 第三节 航天与国际关系理论 |
| 一、航天与地缘政治理论 |
| 二、航天与国际政治理论 |
| 三、航天与外交理论 |
| 第三章 历史与现实 |
| 第一节 航天外交的历史阶段 |
| 一、第一个时段:1957 年-1975年 |
| 二、第二个阶段:1975 年-1985年 |
| 三、第三个阶段:1985 年-2000年 |
| 四、第四个阶段:2000 年-至今 |
| 第二节 太空竞赛与现实主义 |
| 一、冷战早期50年代的航天外交 |
| 二、冷战早期60年代的航天外交 |
| 三、现实主义的航天外交 |
| 第三节 空间合作与相互依赖 |
| 一、冷战中期的航天外交情况 |
| 二、自由主义的航天外交 |
| 第四节 冲突对抗与霸权稳定 |
| 一、冷战后期的航天外交情况 |
| 二、新现实主义的航天外交 |
| 第五节 世界航天体系与依附 |
| 一、发展中国家的航天计划 |
| 二、世界体系中的航天外交 |
| 第六节 商业航天与国家主义 |
| 一、全球化与商业航天 |
| 二、国家主义的航天外交 |
| 第七节 航天外交的核心要素 |
| 一、科技是核心基础 |
| 二、战略是根本动力 |
| 三、资金是重要条件 |
| 第四章 理论框架 |
| 第一节 理论范式 |
| 一、航天经济的计划属性 |
| 二、国家为核心的行为体 |
| 三、大国竞争的本质特征 |
| 第二节 理论模型 |
| 一、关键要素 |
| 二、理论内核 |
| 三、主要逻辑 |
| 第三节 理论推论 |
| 一、太空竞赛 |
| 二、空间合作 |
| 第四节 理论验证 |
| 一、定量检验 |
| 二、定性检测 |
| 第五节 理论颠覆 |
| 一、理论界限 |
| 二、商业航天 |
| 三、理论发展 |
| 第五章 理论分析 |
| 第一节 总体态势分析 |
| 一、综合分析 |
| 二、分项分析 |
| 第二节 主要国家分析 |
| 一、美国的航天外交 |
| 二、俄罗斯的航天外交 |
| 三、欧洲的航天外交 |
| 四、日本的航天外交 |
| 五、印度的航天外交 |
| 第三节 国际组织分析 |
| 一、国际组织类型分析 |
| 二、多边平台博弈策略 |
| 三、非政府间国际组织 |
| 第六章 中国的航天外交 |
| 第一节 中国航天外交的实践 |
| 一、中国航天外交的基础 |
| 二、中国航天外交的历史 |
| 第二节 中国航天外交的设计 |
| 一、大国博弈 |
| 二、多边主导 |
| 三、应用推广 |
| 第三节 中国航天外交的政策建议 |
| 一、坚持高举高打的战略定位 |
| 二、改革管理体制和创新模式 |
| 第七章 结论 |
| 第一节 航天外交的本质与启示 |
| 一、航天外交的本质 |
| 二、航天外交的启示 |
| 第二节 航天外交的未来 |
| 一、持续的竞争 |
| 二、潜在的合作 |
| 第三节 存在的不足和未来的研究方向 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）柔性空间机器人动力学建模及振动控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 空间机器人研究现状 |
| 1.2.2 空间机器人动力学建模研究现状 |
| 1.2.3 空间机器人振动控制方法研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 柔性空间机器人动力学建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 柔性空间机器人模型描述 |
| 2.3 柔性空间机器人动力学方程 |
| 2.3.1 单柔性体动力学方程 |
| 2.3.2 相邻物体的运动递推关系 |
| 2.3.3 柔性空间机器人系统动力学方程 |
| 2.4 系统动力学模型验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 柔性空间机器人的振动与动力学耦合特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 空间机器人柔性体的振动特性 |
| 3.2.1 柔性体运动规律对振动特性的影响 |
| 3.2.2 柔性体运动时的频域特性 |
| 3.3 柔性空间机器人动力学耦合特性 |
| 3.3.1 动力学耦合因子 |
| 3.3.2 动力学耦合仿真分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 多脉冲鲁棒输入整形控制方法研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 多脉冲鲁棒输入整形控制 |
| 4.2.1 输入整形约束条件 |
| 4.2.2 多脉冲鲁棒输入整形方法 |
| 4.2.3 多脉冲鲁棒输入整形器的鲁棒性和振动控制效果 |
| 4.3 最优控制与多脉冲鲁棒输入整形联合控制方法 |
| 4.3.1 联合控制策略 |
| 4.3.2 仿真分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 柔性空间机器人振动控制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 柔性空间机器人自由飞行与自由漂浮控制方法 |
| 5.2.1 自由飞行控制器设计 |
| 5.2.2 自由漂浮控制器设计 |
| 5.2.3 仿真分析 |
| 5.3 柔性空间机器人神经网络滑模控制方法 |
| 5.3.1 柔性空间机器人奇异摄动模型及控制器设计 |
| 5.3.2 仿真分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）基于准非奇异相对轨道根数理论的卫星集群飞行技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 卫星集群相关空间任务计划进展概况 |
| 1.2.1 F6 计划 |
| 1.2.2 SAMSON计划 |
| 1.2.3 EDSN计划 |
| 1.2.4 NetSat计划 |
| 1.3 卫星集群飞行的概念界定及相关问题研究综述 |
| 1.3.1 卫星集群飞行相关理论问题研究现状 |
| 1.3.2 卫星集群飞行技术问题研究现状 |
| 1.4 论文研究内容和组织结构 |
| 第二章 基于准非奇异相对轨道根数的卫星相对运动理论基础 |
| 2.1 开普勒二体运动假设下的卫星相对运动建模 |
| 2.1.1 坐标系定义 |
| 2.1.2 卫星绝对运动的两种描述方式 |
| 2.1.3 卫星相对运动的两种描述方式 |
| 2.1.4 Hill直角坐标描述的卫星相对运动模型——CW方程 |
| 2.1.5 准非奇异ROE描述的卫星相对运动模型 |
| 2.1.6 准非奇异ROE与CW方程积分常量之间的等价关系 |
| 2.1.7 准非奇异ROE与卫星相对运动几何构型之间的关系 |
| 2.2 轨道摄动条件下的卫星相对运动建模 |
| 2.2.1 一阶J_2摄动影响下的卫星相对运动模型 |
| 2.2.2 准非奇异ROE表述的J_2不变相对运动条件 |
| 2.2.3 大气阻力差影响下的卫星相对运动模型 |
| 2.3 基于脉冲推力的准非奇异ROE控制策略 |
| 2.3.1 准非奇异ROE表述的Gauss变分方程 |
| 2.3.2 前置相对偏心率矢量补偿的三脉冲机动方案 |
| 2.3.3 后置相对偏心率矢量补偿的三脉冲机动方案 |
| 2.4 相对E/I矢量分离原理和局部刚化原理 |
| 2.4.1 相对E/I矢量分离原理与星间碰撞规避 |
| 2.4.2 局部刚化原理与多星协同机动 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 卫星集群安全分离部署策略研究 |
| 3.1 卫星集群安全分离问题及解决思路 |
| 3.1.1 卫星集群安全分离问题界定 |
| 3.1.2 解决卫星集群安全分离问题的基本思路 |
| 3.2 星箭分离过程相对运动分析 |
| 3.2.1 分离卫星与运载火箭之间的相对运动 |
| 3.2.2 分离卫星之间的相对运动 |
| 3.3 安全分离概念设计 |
| 3.3.1 避撞区和保持域的定义 |
| 3.3.2 分离制导策略 |
| 3.3.3 标称制导策略 |
| 3.3.4 实际操作约束 |
| 3.4 安全分离序列求解 |
| 3.4.1 求解安全分离序列的步骤:一种几何的方法 |
| 3.4.2 分离不确定性的影响 |
| 3.4.3 实际工程应用中的注意事项 |
| 3.5 仿真算例与结果分析 |
| 3.5.1 基线分离序列仿真场景 |
| 3.5.2 鲁棒分离序列仿真场景 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 卫星集群维持技术研究 |
| 4.1 群树结构的卫星集群网络拓扑 |
| 4.1.1 网络拓扑的基本概念 |
| 4.1.2 图论基本概念 |
| 4.1.3 群树网络拓扑结构特征 |
| 4.1.4 群树网络拓扑结构在卫星集群系统中的形成过程 |
| 4.2 基于脉冲推力的卫星集群维持控制方法 |
| 4.2.1 控制策略 |
| 4.2.2 制导方法 |
| 4.2.3 机动方案 |
| 4.2.4 控制算法流程 |
| 4.2.5 集群成员之间的角色转换逻辑 |
| 4.3 仿真算例与结果分析 |
| 4.3.1 仿真场景配置 |
| 4.3.2 仿真结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 卫星集群操作技术研究 |
| 5.1 卫星集群典型操作场景概念描述 |
| 5.1.1 成员卫星加入集群 |
| 5.1.2 成员卫星退出集群 |
| 5.1.3 故障成员卫星规避 |
| 5.1.4 集群疏散与集结 |
| 5.2 基于脉冲推力的卫星集群操作控制方法 |
| 5.2.1 控制策略 |
| 5.2.2 制导方法 |
| 5.2.3 机动方案 |
| 5.2.4 控制算法流程 |
| 5.3 仿真算例与结果分析 |
| 5.3.1 成员加入集群场景 |
| 5.3.2 成员退出集群场景 |
| 5.3.3 故障成员碰撞规避场景 |
| 5.3.4 集群疏散/集结场景 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 卫星集群系统地面仿真试验床设计 |
| 6.1 卫星集群系统地面仿真试验床功能需求与设计思路 |
| 6.2 基于OPNET Modeler的卫星集群系统联合仿真架构 |
| 6.2.1 OPNET Modeler和联合仿真 |
| 6.2.2 卫星集群地面仿真试验床的组成结构 |
| 6.3 卫星集群地面仿真试验床的实现细节 |
| 6.3.1 Esys模块的基本要素 |
| 6.3.2 试验床的接口配置 |
| 6.4 仿真算例与结果分析 |
| 6.4.1 仿真场景配置 |
| 6.4.2 仿真结果分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文主要工作总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 进一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
| 附录 A 准非奇异ROE描述的相对运动状态转移矩阵 |
| A.1 简化缩写变量定义 |
| A.2 仅考虑J_2摄动情况下的相对运动状态转移矩阵 |
| A.3 考虑J_2及微分大气阻力摄动情况下的相对运动状态转移矩阵 |
| 附录 B 考虑分离不确定性影响时的星间相对E/I矢量最小值求解方法 |
| 附录 C 确定f_e和f_i可行解的步骤 |
（6）天上宫阙——中国921（六）（论文提纲范文）
| 天宫，新时代的国家品牌 |
| 轨道上演“鹊桥会” |
| 驾驶神舟赴天宫 |
| 云霄传来中国“好声音” |
| 椰海铸剑向天歌 |
| 志在九天再“长征” |
| 温馨的天上人家 |
| 天舟，为中国梦加油续航 |
（7）航天器相对翻滚目标近距离姿轨控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 相关领域国内外研究现状 |
| 1.2.1 航天器相对翻滚目标近距离运动控制研究现状 |
| 1.2.2 相关控制理论研究现状 |
| 1.2.3 地面动力学实验研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.3.1 研究内容安排 |
| 1.3.2 主要创新点 |
| 第二章 航天器相对运动模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 参考坐标系与姿态描述 |
| 2.2.1 参考坐标系 |
| 2.2.2 姿态描述 |
| 2.2.3 各姿态描述之间的关系 |
| 2.3 相对轨道运动模型 |
| 2.3.1 TH方程 |
| 2.3.2 CW方程 |
| 2.3.3 基于视线坐标系的相对运动方程 |
| 2.4 相对姿态运动模型 |
| 2.4.1 欧拉角描述的姿态运动特性分析 |
| 2.4.2 误差四元数描述的相对姿态运动模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 相对翻滚目标绕飞与悬停控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相对翻滚目标强迫绕飞的控制策略 |
| 3.2.1 绕飞任务模型 |
| 3.2.2 翻滚目标的姿态运动特性 |
| 3.2.3 绕飞控制策略 |
| 3.2.4 仿真算例 |
| 3.3 相对翻滚目标任意位置悬停的模糊控制 |
| 3.3.1 基于CW方程的相对运动模型 |
| 3.3.2 模糊控制器设计 |
| 3.3.3 仿真算例 |
| 3.4 相对翻滚目标悬停的自适应非奇异终端滑模控制 |
| 3.4.1 动力学模型 |
| 3.4.2 自适应非奇异终端滑模控制器设计 |
| 3.4.3 仿真算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 相对翻滚目标逼近的控制策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 相对翻滚目标逼近的增广比例导引律控制 |
| 4.2.1 基于视线坐标系的相对运动模型 |
| 4.2.2 增广比例导引律设计 |
| 4.2.3 仿真算例 |
| 4.3 相对翻滚目标逼近的LQR控制 |
| 4.3.1 基础模型 |
| 4.3.2 LQR控制器设计 |
| 4.3.3 仿真算例 |
| 4.4 相对翻滚目标逼近的姿轨一体化控制 |
| 4.4.1 相对运动动力学 |
| 4.4.2 标称轨迹设计 |
| 4.4.3 姿轨一体化控制器设计 |
| 4.4.4 仿真算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 相对翻滚目标逼近的人工势函数安全与避障制导 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于椭圆蔓叶曲面势函数的安全逼近与避障制导 |
| 5.2.1 相对运动方程和姿态运动方程 |
| 5.2.2 基于椭圆蔓叶曲面安全区的人工势函数模型 |
| 5.2.3 基于椭圆蔓叶曲面势函数的系统稳定性证明 |
| 5.2.4 仿真算例 |
| 5.3 基于球面势函数的安全逼近与避障制导 |
| 5.3.1 运动学模型 |
| 5.3.2 基于球面安全区的人工势函数模型 |
| 5.3.3 基于球面势函数的系统稳定性证明 |
| 5.3.4 仿真算例 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 航天器相对翻滚目标近距离运动控制的地面悬吊实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 悬吊实验方案设计 |
| 6.2.1 悬吊式重力补偿系统与地面模拟器 |
| 6.2.2 地面悬吊实验原理和实验操作流程 |
| 6.2.3 悬吊缩比实验的相似性理论 |
| 6.2.4 地面动力学实验控制方案 |
| 6.3 相对翻滚目标近距离运动控制的地面悬吊实验 |
| 6.3.1 实验条件 |
| 6.3.2 结果分析 |
| 6.3.3 悬吊实验系统评测 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 论文主要研究成果 |
| 7.2 进一步研究的展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
（8）时滞系统的滞后输出反馈控制及其在航天器控制中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 时滞系统研究现状 |
| 1.3 输出反馈研究现状 |
| 1.4 航天器交会研究现状 |
| 1.4.1 国外研究现状 |
| 1.4.2 国内研究现状 |
| 1.5 磁力矩姿态控制研究现状 |
| 1.6 本文的主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 连续系统滞后输出反馈控制及其稳定实现 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多输入时滞系统的滞后输出反馈控制 |
| 2.2.1 问题描述和预备知识 |
| 2.2.2 主要结论 |
| 2.2.3 推广 |
| 2.3 分布时滞项的实现及其导致的不稳定问题 |
| 2.3.1 数值实现方法 |
| 2.3.2 数值仿真 |
| 2.4 滞后输出反馈控制的稳定实现 |
| 2.4.1 基于低通滤波的的滞后输出反馈控制 |
| 2.4.2 低通滤波设计 |
| 2.5 数值算例 |
| 2.5.1 振荡系统的镇定 |
| 2.5.2 与已有方法的比较 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 离散系统滞后输出反馈控制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 输入时滞系统的滞后输出反馈控制 |
| 3.2.1 单输入时滞系统的滞后输出反馈控制 |
| 3.2.2 多输入时滞系统的滞后输出反馈控制 |
| 3.2.3 数值算例 |
| 3.3 状态观测误差重构型滞后输出反馈控制 |
| 3.3.1 第一种状态观测误差重构型滞后输出反馈控制 |
| 3.3.2 第二种状态观测误差重构型滞后输出反馈控制 |
| 3.3.3 数值算例 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 时变系统滞后输出反馈控制 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 时变连续系统的滞后输出反馈控制 |
| 4.2.1 具有时变输入矩阵的连续系统的滞后输出反馈控制 |
| 4.2.2 一般时变连续系统的滞后输出反馈控制 |
| 4.2.3 低通滤波设计 |
| 4.3 时变离散系统的滞后输出反馈控制 |
| 4.4 数值算例 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 滞后输出反馈在航天器交会和三轴磁力矩姿态控制中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 相关坐标系定义 |
| 5.3 交会系统连续滞后输出反馈控制 |
| 5.3.1 航天器交会对接基本介绍 |
| 5.3.2 航天器交会系统建模 |
| 5.3.3 仿真结果 |
| 5.4 离散化交会控制系统滞后输出反馈控制 |
| 5.4.1 离散化交会控制系统建模 |
| 5.4.2 仿真结果 |
| 5.5 三轴磁力矩姿态镇定系统滞后输出反馈控制 |
| 5.5.1 三轴磁力矩姿态控制系统建模 |
| 5.5.2 仿真结果 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）基于视觉的卫星运动分析测量和目标检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外空间非合作目标抓捕研究现状及分析 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 研究现状小结 |
| 1.3 国内外空间机器人视觉技术研究现状及分析 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.3.3 研究现状小结 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第2章 基于单目视觉的卫星运动分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相机成像模型与对极几何 |
| 2.3 基于SIFT和 FLANN的特征点提取与匹配 |
| 2.4 基于特征值分解的卫星旋转运动分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于双目视觉的卫星位姿跟踪和三维重建 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双目相机标定的原理 |
| 3.3 基于双目相机的深度值测量和稀疏点云获取 |
| 3.3.1 深度值测量原理 |
| 3.3.2 三角化方法与稀疏点云重建 |
| 3.4 基于稀疏点云配准的卫星位姿跟踪 |
| 3.4.1 卫星相对位姿关系描述 |
| 3.4.2 迭代最近点ICP算法概述 |
| 3.5 基于多视角图像的三维重建 |
| 3.5.1 增量式三维重建 |
| 3.5.2 基于面片的三维稠密点云重建 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 基于Faster RCNN的卫星抓捕位置检测 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Faster RCNN目标检测网络架构 |
| 4.2.1 卷积层(Conv layers) |
| 4.2.2 RPN(Region Proposal Networks)网络 |
| 4.2.3 分类层 |
| 4.3 卫星图像数据集创建 |
| 4.3.1 卫星主要结构介绍 |
| 4.3.2 ImageNet数据集与预训练模型 |
| 4.3.3 图像获取、渲染与标记 |
| 4.4 Faster RCNN网络训练与结果预测 |
| 4.4.1 数据增强 |
| 4.4.2 优化方法 |
| 4.4.3 正则化方法 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 实验验证与结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单目视觉卫星运动分析实验研究 |
| 5.2.1 实验平台搭建和图像采集 |
| 5.2.2 基于离散图像的卫星旋转运动分析 |
| 5.2.3 基于图像流(视频)的卫星旋转运动分析 |
| 5.3 双目视觉卫星位姿跟踪与三维重建实验研究 |
| 5.3.1 双目相机标定 |
| 5.3.2 双目测距实验与稀疏点云获取 |
| 5.3.3 基于稀疏点云的相对位姿跟踪 |
| 5.3.4 基于多视角图像的卫星模型三维重建 |
| 5.3.5 实验结论 |
| 5.4 基于Faster RCNN的卫星抓捕位置检测实验 |
| 5.4.1 实验数据集制作 |
| 5.4.2 网络训练 |
| 5.4.3 网络测试 |
| 5.4.4 实验结论 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）基于旋量理论和李群—李代数的空间机械臂动力学建模与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究背景及意义 |
| 1.2 国内外空间机械臂发展历程及概况 |
| 1.2.1 国外空间机械臂研究现状 |
| 1.2.2 国内空间机械臂研究现状 |
| 1.3 空间机械臂运动学 |
| 1.3.1 D-H参数法运动学建模 |
| 1.3.2 旋量指数积运动学建模 |
| 1.4 空间机械臂动力学 |
| 1.4.1 传统多刚体系统动力学建模 |
| 1.4.2 递推动力学的建模方法 |
| 1.4.3 多柔体系统动力学建模 |
| 1.5 空间机械臂运动学与动力学分析方法 |
| 1.6 论文主要研究内容 |
| 第二章 空间机械臂运动描述与数学建模 |
| 2.1 基本数学理论与方法 |
| 2.1.1 李群与李代数 |
| 2.1.2 旋量理论 |
| 2.2 空间机械臂的运动学 |
| 2.2.1 正运动学 |
| 2.2.2 微分运动学 |
| 2.2.3 逆运动学 |
| 2.3 相关参数讨论 |
| 2.3.1 机械臂的雅可比矩阵 |
| 2.3.2 运动旋量参数与D-H参数的关系 |
| 2.4 基于旋量理论与李群-李代数的运动学模型求解 |
| 2.4.1 六自由度空间机械臂运动学正解 |
| 2.4.2 六自由度空间机械臂的雅可比矩阵 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空间刚性机械臂高效递归动力学建模与分析 |
| 3.1 刚体动力学的基本物理量 |
| 3.1.1 广义速度与广义力 |
| 3.1.2 刚体的动能与广义惯量 |
| 3.1.3 刚体的动量旋量 |
| 3.2 空间刚性机械臂的动力学方程 |
| 3.2.1 李代数元素的时间导数 |
| 3.2.2 随体坐标系中刚体的牛顿-欧拉动力学方程 |
| 3.3 空间刚性机械臂的高效递归动力学模型 |
| 3.3.1 逆向动力学建模 |
| 3.3.2 正向动力学建模 |
| 3.4 空间刚性机械臂高效递归动力学模型验证与仿真分析 |
| 3.4.1 机械臂构型及动力学参数 |
| 3.4.2 逆向动力学模型验证与仿真 |
| 3.4.3 正向动力学模型验证与仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 考虑耦合变形的空间柔性机械臂动力学建模与分析 |
| 4.1 空间变形旋量 |
| 4.1.1 变形旋量的描述 |
| 4.1.2 变形旋量在基础惯性坐标系中的表示 |
| 4.1.3 变形旋量的微分 |
| 4.2 空间柔性机械臂的运动学 |
| 4.2.1 问题描述 |
| 4.2.2 柔性机械臂末端位姿 |
| 4.2.3 柔性机械臂上任一点的空间速度 |
| 4.3 空间柔性机械臂的变形分析 |
| 4.3.1 柔性机械臂的简化模型 |
| 4.3.2 空间变形旋量与受力的关系 |
| 4.4 空间柔性机械臂的能量分析 |
| 4.4.1 柔性机械臂的动能 |
| 4.4.2 柔性机械臂的势能 |
| 4.5 空间柔性机械臂的动力学模型 |
| 4.5.1 柔性机械臂动力学方程 |
| 4.5.2 动力学方程的离散化 |
| 4.5.3 柔性臂杆之间的约束方程 |
| 4.5.4 空间柔性机械臂动力学模型 |
| 4.6 空间柔性机械臂算例实现与仿真 |
| 4.6.1 耦合变形情况下基于Rayleigh-Ritz法的单杆柔性臂动力学分析 |
| 4.6.2 多连杆空间柔性机械臂动力学仿真与分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 结束语 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在学期间取得的学术成果 |
四、伴随卫星在空间站系统中的应用（论文参考文献）
- [1]空间站高温柜地基实验远程操控系统[D]. 胡鹏飞. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [2]阿尔法磁谱仪热系统在轨响应特性分析及优化[D]. 郑晨. 山东大学, 2020(12)
- [3]从太空竞赛到空间合作航天外交的理论建构与现实转型[D]. 蔺陆洲. 外交学院, 2020(08)
- [4]柔性空间机器人动力学建模及振动控制研究[D]. 杜严锋. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [5]基于准非奇异相对轨道根数理论的卫星集群飞行技术研究[D]. 刘鹏飞. 国防科技大学, 2020(01)
- [6]天上宫阙——中国921（六）[J]. 兰宁远. 神剑, 2019(06)
- [7]航天器相对翻滚目标近距离姿轨控制方法研究[D]. 刘将辉. 国防科技大学, 2019(01)
- [8]时滞系统的滞后输出反馈控制及其在航天器控制中的应用[D]. 徐川川. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [9]基于视觉的卫星运动分析测量和目标检测研究[D]. 张正元. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [10]基于旋量理论和李群—李代数的空间机械臂动力学建模与分析[D]. 张保军. 国防科技大学, 2017(02)