Magnetic torque attitude control of a satellite using the state-dependent Riccati equation technique

A non-linear attitude control method for a satellite with magnetic torque rods using the state-dependent Riccati equation (SDRE) technique has been developed. The magnetic torque caused by the interaction with the Earth's magnetic field and the magnetic moment of torque rods plays a role of the control torque. The detailed equations of motion for this system are presented using angular velocity and quaternions. The SDRE controller is developed for the non-linear systems which can be formed in pseudo-linear representations using the state-dependent coefficient (SDC) method without linearization procedure. The aim of this control system is to achieve a stable attitude within 5°, and minimize the control effort. The stability regions for the SDRE controlled satellite system are estimated through the investigation of the stability conditions developed for pseudo-linear systems and the application of Lyapunov's theorem. For comparisons, the Linear Quadratic Regulator (LQR) method using the solution of the algebraic Riccati equation (ARE) is also applied to this non-linear system. The performance of the SDRE non-linear control system demonstrates more robustness and stability than the LQR control system when subjected to a wide range of initial conditions.     

模糊数排序的一种新方法

给出了模糊数排序的一种新方法,并且详细研究了它的一些性质.该方法不仅可以对隶属函数为三角形、梯形等较特殊形式的模糊数进行排序,而且还可以比较隶属函数为多个分段单调函数的模糊数,同时它也考虑了决策者的风险态度.最后进行了算例分析.     

滑移爆轰驱动下飞板运动姿态的连续电阻测试法

飞板运动姿态的测定是爆炸焊接机理研究的基础,针对传统电测方法存在干扰因素多、易产生弯曲波等缺陷,设计了一种适用于野外大当量下爆炸焊接飞板姿态实验的连续电阻测试方法。研制了3种不同结构的梯形支架型连续电阻探针元件,利用有限元程序分析了探针的导通压力和响应时间,在此基础上,对3种探针实施了爆炸焊接实验,实验结果表明:金属丝网型探针元件具有最优的导通效果,各段测试曲线光滑无毛刺。以该探针数据计算获得了待测飞板的运动姿态曲线,并与Richter简化模型下的近似计算公式结果进行了对比,两者基本一致。所述测试方法实现了炸药爆速和飞板变形曲线的连续、可靠和快速测量,为滑移爆轰驱动问题、爆轰产物状态方程等的研究提供了测试方法补充。     

基于MARG传感器的自主姿态测量新算法

针对基于三轴陀螺、三轴加速度计以及三轴磁强计组成的传感器组合(MARG传感器)的姿态测量算法存在的不足和限制,以自主姿态测量为前提,提出了一种新的基于四元数的优化递推估计算法。这一算法能够在线估计补偿陀螺漂移误差,不再需要对系统方程进行线性化处理。与基于EKF的方法相比,在同等计算复杂度下,该算法具有更高的精度和更好的稳定性。算法本身内蕴了对四元数单位长度的限制,不再需要任何归一化处理。仿真结果显示出了该算法具有令人满意的效果,利用水上漂浮试验初步验证了该算法的稳定性。     

高等院校民族班有机化学教学现状调查分析

以问卷和个别访谈的形式对民族班少数民族学生在有机化学课程教学手段、学生学习态度和学习方法等方面进行调查。结果显示部分学生对学习有机化学缺乏热情,学习方法落后;多数学生希望将多媒体教学与板书教学结合,减少教学内容,增加课后辅导。提出改进有机化学教学的具体建议和措施,以推进教学质量的提高。     

结合GPS测姿技术的空中修正方案研究

文中提出一种结合ＧＰＳ载波相位测姿技术对弹上惯导进行空中修正的方案。在导弹飞 行过程中，利用ＧＰＳ载波相位测姿技术确定导弹方位，结合位置信息对弹载平台的姿态误差 进行修正，使之达到精度要求。文中论述了利用双天线ＧＰＳ接收机的载波相位信号测定载体 方位的原理，采用某型国产ＧＰＳ接收机进行了静态实验，验证了使用该型接收机的技术可行 性；讨论了利用位置及方位信息估计与修正平台姿态误差的三种方案，给出仿真结果及结论。     

两种多天线GNSS定姿方法的精度分析

基于高精度多天线GNSS基线分量及精度估计结果,实现了两种常用的多天线定姿方法:直接姿态法和最小二乘姿态法。利用一套车载三天线GNSS实测数据和高精度惯性导航系统(陀螺漂移0.005(°)/h,加速度计零偏优于10~(-3)g)输出的姿态结果,深入分析了两种定姿方法的内、外符合精度。实验结果表明:两种定姿所解算的航向角、俯仰角和横滚角的精度分别为:直接法的内符合精度约为0.3°~0.5°、0.3°~1.0°、0.5°~1.0°,最小二乘法约为0.1°、0.2°~0.5°、0.5°~2.0°,即最小二乘法对航向角估计有明显改善,对俯仰角和横滚角改善不明显;两种方法的姿态外符合精度(消除航向系统偏差)基本一致,约为0.08°、0.15°、0.42°,但是最小二乘法得到的航向角系统偏差更小。     

基于MEMS传感器的姿态测量系统设计

为解决单目三维扫描装置摄像机标定完成后姿态不能改变的问题,针对单目三维扫描装置使用过程中的运动方式与特点,设计了一款基于 MEMS 传感器的姿态测量系统。采用四元数对姿态进行解算,通过三轴姿态确定(TRAID)算法构建量测模型,以无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行数据融合,能有效抑制姿态解算过程中陀螺仪的漂移问题。实验结果表明,利用该系统进行姿态测量时静态误差低于±0.2°,动态误差低于±1°,系统实时性好、适用于动态三维扫描系统。     

Comparison of two linearization methods for optimal attitude maneuver of a non-linear flexible spacecraft

^** Email: zhengjhluck{at}hotmail.com In this paper, we consider the optimal attitude maneuver designfor a non-linear flexible spacecraft with vibrating solar arrays.Two different linearization methods for the non-linear systemare compared in this study. One is the recursive approximatingsequence approach (RASA) to design a time-varying linear quadraticregulator (LQR) for the non-linear system and the other is todesign a LQR by linearizing the non-linear system at each locally‘frozen’ state in any sufficient small sphere alongthe trajectory. Numerical simulation shows that the later approachgives good design results quickly by scanning the time axisonly one time. The RASA method may scan the time axis severaltimes to get a good approach. Moreover, both linearization methodsgive satisfying control results in attitude maneuver and vibrationsuppression control for the non-linear flexible spacecraft.     

控制混沌振动的逆系统方法

本文研究了控制混沌振动的逆系统控制。建立了单自由度混沌振动的逆系统控制。以一个呈现混沌姿态运动的航天器动力学模型为例说明了该控制律的应用。最后将该控制律多自由度非线性动系统。