张军
- 作品数：10 被引量：35H指数：4
- 供职机构：空间智能控制技术国防科技重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术更多>>
- 中国空间站GNC系统设计与在轨验证被引量：3
- 2022年
- 空间站作为我国研制的最大规模航天器,是我国载人航天三步走战略的最后一步的建设目标.本文详细介绍了我国空间站组合体制导、导航与控制方案设计涉及的主要内容与关键技术,以及系统在轨验证情况.首先给出了GNC系统的任务要求;其次给出了系统的配置与飞行方案,并对系统的关键技术及地面设计过程进行了说明;最后对在轨飞行数据进行了分析,验证了系统设计的正确性,表明系统设计合理,可以满足空间站组合体控制的任务要求.
- 张军张军张志方刘成瑞张锦江冯帅李公军李公军刘文静蔡彪
- 关键词：空间站组合体
- 基于LMI的空间站角动量管理控制器多级设计被引量：1
- 2020年
- 针对空间站在轨飞行中引力梯度力矩和气动力矩常值部分带来的控制力矩陀螺角动量积累问题,建立了线性化动力学模型,并引入滤波变量将系统扩维以抑制常值以及一倍、二倍于轨道频率的干扰对姿态的影响;同时为避免传统线性二次型算法中加权矩阵选择困难和解决高维系统一次性求取反馈增益阵时遇到的数值奇异问题,将基于符号矩阵的系统解耦与线性矩阵不等式多目标约束算法结合,进行控制器的多级设计,使闭环极点配置到指定梯形区域内以满足动态和稳态性能要求,且使得不确定系统具有一定的鲁棒性。仿真结果表明了控制器的有效性。
- 王梦菲张军张军
- 关键词：空间站符号矩阵极点配置鲁棒稳定
- 空间机器人动力学建模与模型验证被引量：4
- 2009年
- 建立带任意节机械臂的空间机器人动力学模型,并验证了模型的正确性.采用Kane方程建立了各体间转铰具有三自由度的空间多体系统的动力学模型,利用投影算子将所建立的模型退化为各节机械臂间具有单自由度转铰连接的空间机器人动力学模型,依据动力学三大基本定理,即动量定理、动量矩定理、动能定理设计了模型验证方案,通过数学仿真验证了所建立模型的正确性.
- 张军张军
- 关键词：空间机器人动力学建模KANE方程
- 空间站组合体惯性系内角动量管理控制被引量：8
- 2010年
- 针对惯性系内重力梯度力矩与气动力矩的常值部分积累引起控制力矩陀螺饱和的问题,在惯性系内建立空间站的动力学模型并进行线性化,利用滤波变量将系统状态方程扩维,采用LQR方法设计系统反馈控制增益矩阵,实现空间站在惯性系内的角动量管理控制.惯性系内重力梯度力矩、气动力矩由轨道角速度整数倍的频率成份构成,可以根据实际情况增加抑制不同频率成份的滤波变量,用于抑制不同频率成份干扰力矩对空间站姿态或控制力矩陀螺角动量的干扰,从而使空间站长期在惯性系内飞行而不需要进行角动量的卸载.仿真验证了控制器的性能.
- 张军张军马艳红
- 关键词：空间站控制力矩陀螺
- 空间机器人退步控制器设计被引量：1
- 2009年
- 针对带任意节机械臂的空间机器人,采用退步法设计了基座姿态与机械臂受控的复合控制器。所设计的控制器以机械臂末端在工作空间中的位置和姿态、机械臂在关节空间中的关节角、关节角速度、基座姿态角和姿态角速度为反馈变量,可直接实现机械臂在工作空间的控制任务,避免了从工作空间到关节空间的运动学规划及Jacobian矩阵求导,同时,通过对基座的姿态控制能扩展机器人的功能,改善机械臂的动力学奇异特性。以某个带有6节机械臂的空间机器人为背景进行了数学仿真,验证了所设计的控制器的有效性。
- 张军张军胡海霞
- 关键词：空间机器人
- 空间多体系统轨道姿态及机械臂一体化控制被引量：6
- 2020年
- 针对在轨服务等新型任务对航天器快速机动能力的大幅提高,研究了卫星基座和机械臂构成的空间多体系统的轨道、姿态和机械臂的一体化控制设计问题。首先,建立了空间多体系统的动力学模型;然后,基于退步控制思想,设计了卫星基座、姿态与机械臂一体化控制器,并证明了系统的稳定性,由于利用了空间多体系统的所有自由度,相比传统的基座停控或只控制基座姿态而轨道停轨的方法,极大地提高了系统的适应能力,可同时实现空间大范围的轨道转移、姿态机动,同时利用机械臂对目标进行精确操作控制。通过建立完整的空间多体系统仿真模型,对控制器进行仿真,达到了同时进行轨道、姿态及机械臂末端机动的控制目的,并验证了所提方法的有效性。
- 魏春岭袁泉张军张军
- 关键词：机械臂
- 极低频超大型航天器姿态机动与物理试验验证被引量：1
- 2022年
- 针对具有0.01 Hz极低频主模态的超大型航天器的姿态机动问题,给出利用经典的Bang-Bang轨迹规划方法、滤波轨迹规划方法和传统的相平面控制方法进行姿态机动的方案,构建了极低频超大型航天器姿态机动地面物理试验系统,对不同的姿态机动控制方法进行了试验验证。针对不同的姿态机动轨迹规划方法,采用喷气发动机或控制力矩陀螺作为执行机构,构建了5种超大型航天器姿态机动控制方案,即:姿态跟踪控制+Bang-Bang轨迹规划+喷气发动机,姿态跟踪控制+滤波轨迹规划+喷气发动机,姿态跟踪控制+Bang-Bang轨迹规划+控制力矩陀螺,姿态跟踪控制+滤波轨迹规划+控制力矩陀螺,相平面控制+角速度偏置规划+喷气发动机。利用构建的超大型物理试验系统对上述5种方案进行了试验比较,试验结果表明:机动轨迹对挠性变形的影响超过执行机构的影响,姿态跟踪控制+滤波轨迹规划+控制力矩陀螺方案最优,其变形量相对相平面控制方案能减少约81.8%。
- 袁泉林瀚峥张军张军
- 关键词：极低频滤波
- 轮控欠驱动航天器的姿态控制特性被引量：4
- 2012年
- 针对由飞轮控制的欠驱动航天器,研究了直接以飞轮转速为控制输入时航天器姿态的小时间局部可控性与可镇定性。首先,视飞轮转速为输入,将航天器与飞轮总角动量守恒的约束直接纳入系统动力学方程中。然后,利用非线性系统的可控性与可镇定性理论分析该系统方程在分别带有一个和两个飞轮时的控制特性。结果表明,仅在带有两个非共轴的飞轮时航天器的姿态才有可能满足局部可控;同时,系统已经不能被时不变光滑状态反馈渐近镇定,但至少可以被分段连续的状态反馈渐近镇定。据此,设计了基于四元数的非光滑控制器使得航天器的姿态迅速镇定,同时飞轮转速不超过最大转速,既验证了理论分析结果的正确性,又具有一定的实用意义。
- 桂海潮徐世杰金磊张军
- 关键词：反作用飞轮欠驱动航天器
- 挠性航天器多目标鲁棒姿态控制的DPSO算法实现被引量：3
- 2021年
- 复杂航天器高性能姿态控制是完成现代新型空间任务的基础,需兼顾鲁棒性、快速性、精度和控制能量等多目标要求,但目前大多数控制系统只针对某单一目标设计。针对大型挠性航天器多目标姿态控制问题,提出一种基于差分粒子群优化算法和输出反馈的鲁棒控制方法。首先,推导了含参数不确定性的系统动力学模型;然后,给出了差分粒子群优化算法的定义和鲁棒D-稳定的线性矩阵不等式(LMI)表达;最后,在区域极点约束和Pareto最优原则下,利用所提算法对干扰抑制和控制能量指标进行了优化,得到反馈增益矩阵。该方法满足了系统多目标约束要求,且具有一定的振动抑制作用;可避免传统带极点配置的LMI方法在解决多目标问题时的保守性,也解决了将多目标转化为一个指标函数时加权系数的选择困难。数学仿真验证了该方法的有效性,相比于传统PID控制,干扰下姿态稳态误差可减小约54%。
- 王梦菲张军
- 关键词：挠性航天器区域极点配置鲁棒控制多目标
- 基于指令滤波的低频挠性航天器振动控制方法被引量：6
- 2019年
- 在经典的Bang-Bang姿态机动指令基础上,通过滤波处理,结合姿态跟踪控制器,使航天器在姿态机动时跟踪设计的机动路径,实现了机动过程中低频挠性模态的振动抑制,并通过物理试验系统进行了验证.由于所采用的滤波器在形式以及参数设计上,均可采用传统的结构滤波器的形式和设计方法,因此使滤波器的设计均有章可循,避免了其它机动路径方法,如加速度指令规划、多项式指令规划等参数设计依据经验与数值仿真进行调试的问题.利用数学仿真设计方法进行了验证,发现采用滤波方法后,机动到位后稳定的时间与模态的振动周期相当,在几秒钟量级,相对传统的Bang-Bang控制,稳定时间缩小80%以上;最后构建物理试验系统,同样验证了方法的有效性和结论的正确性.
- 魏春岭袁泉张军张军
- 关键词：航天器滤波
