《抗干擾姿態控制一體化測試分析平台》是依託北京航空航天大學，由郭雷擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：抗干擾姿態控制一體化測試分析平台
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：郭雷
- 項目類別：專項基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
複雜任務下太空飛行器受到來自內部、外部擾動及建模誤差等多種因素干擾，傳統的導航和控制技術難以滿足太空飛行器日益提高的精度和可靠性要求，抗干擾導航與控制已經成為一項核心技術。本項目針對典型航天任務，研製具有開放性的多源干擾下姿態確定與控制一體化綜合測試分析平台。該平台由干擾分析與模擬器、多感測器組合定姿系統、多模式控制執行機構及控制系統、運動學轉台、氣浮測試台等組成。該平台可綜合分析內部、外部干擾、建模誤差等不同類型系統干擾特性以及對控制系統影響機理，進行多源干擾下精細抗干擾姿態確定及姿態控制方法設計、分析、系統集成和測試，實現多源干擾下多模式抗干擾姿態確定與控制一體化系統最佳化設計，完成各模式下多指標性能測試、分析與評估。研究成果將推動多源干擾環境下抗干擾導航與控制基礎理論與套用研究，縮小理論研究與工程套用的距離，提升我國航空航天領域自主創新能力。
結題摘要
複雜環境下(如深空探測)太空飛行器系統除了含有模型中的非線性動態、耦合、時滯以及其它未建模動態等建模誤差之外，還包括感測器測量噪聲、控制執行機構誤差和結構振動等內部干擾，以及外部太空環境干擾力矩影響。多源干擾的存在嚴重影響了太空飛行器導航和控制精度，抗干擾控制理論研究已成為現代控制理論的熱點和難點。與航天強國相比，我國太空飛行器的自主性、精確性和可靠性等方面尚有較大差距，本項目是國際上首次開展多源干擾環境下太空飛行器全迴路抗干擾自主控制方法及測試分析裝置的研究，旨在推動抗干擾控制理論研究，突破太空飛行器抗干擾控制核心技術，為我國深空探測、高解析度對地觀測等航天工程提供技術儲備。 具體研究內容如下：1.提出了多源異構干擾信號的數學表征方法、干擾特性及影響機理的分析方法；針對太空飛行器典型噪聲、干擾及故障，研製了干擾模擬器和故障等效器，建立了太空飛行器多源干擾系統表征模型和魯棒性分析方法。2.針對多源干擾影響下的太空飛行器抗干擾姿態確定問題：提出了魯棒濾波與非高斯隨機分布濾波相結合的高精度姿態估計方法，突破了新型複合分層抗干擾濾波技術，提高了姿態確定系統的精確性和可靠性；進一步，編制了抗干擾姿態確定系統分析軟體，搭建了抗干擾姿態確定系統硬體平台，完成了抗干擾姿態確定方法的評估與驗證。3.研究了多源干擾影響下的太空飛行器抗干擾姿態控制問題。將干擾觀測器與變結構控制、智慧型控制等方法相結合，系統地提出了基於干擾觀測器的複合分層精細抗干擾控制方法，提高了姿態控制系統的精確性和魯棒性，並可同時實現干擾抑制、補償和故障檢測；研製了抗干擾姿態控制方法測試的軟硬體平台，完成了抗干擾姿態控制方法的評估與驗證。4.建立了一套包括干擾模擬器、光纖陀螺、飛輪等敏感器和執行機構硬體的太空飛行器姿態確定和控制系統抗干擾一體化測試分析平台；實現了多源干擾的建模與影響機理分析、典型抗干擾姿態確定與控制方法測試評估、抗干擾姿態控制系統性能對比分析等功能。 2013年研究內容獲得國家自然科學二等獎（排名第1），2012年研究團隊獲批教育部長江學者創新團隊；本項目發表學術論文50餘篇，其中SCI收錄28篇，在美國CRC出版社出版專著1部。申請國家發明專利26項（已經授權7項），獲得軟體著作權3項。研究成果在火星著陸器、無拖曳衛星等國家重大工程中得到了成功驗證和套用。
