一、航天器智能自主控制技术发展现状与展望（论文文献综述）
袁利[1]（2021）在《面向不确定环境的航天器智能自主控制技术》文中进行了进一步梳理针对智能自主控制系统所涉及的自主感知技术、自主决策技术和控制执行技术的研究现状进行了分析和总结,剖析了目前航天器控制系统在应对不确定环境时面临的困境。结合未来空间任务对航天器能力的需求,提出了一种新型"感知-演化-决策-执行"（OEDA）星上闭环控制框架,探讨了其特点和功能,进一步阐述了OEDA控制框架中所涉及的理论与方法,最后分析了该控制框架实际应用和进一步发展需解决的关键科学问题。
徐策[2]（2021）在《空间飞行机器人运动控制技术及地面模拟实验研究》文中进行了进一步梳理随着人类对宇宙空间的探测,对超大口径空间遥感器的需求越来越迫切。然而,因受到航天器发射尺寸的影响,整体式空间遥感器无法满足口径要求。采用分体式超大口径空间遥感器便成为解决此类问题的有效方案。其中,分体式空间组装是最具有竞争力的技术方案之一。在此技术中,需要对空间飞行机器人相关技术进行完善,特别是机器人的自主导航能力和运动控制技术。这些技术的完善能够帮助空间机器人自主地完成空间任务。此外,也应该开展相应的地面模拟实验。地面模拟实验有助于验证相关技术的有效性和可靠性,加速空间飞行机器人的实际应用。本文根据实际工程及预研需求,对空间飞行机器人的运动控制技术和地面模拟实验技术进行了研究。具体内容如下:建立了空间飞行机器人的运动学和动力学模型,包括坐标系之间的转换、运动学与动力学的关系以及喷嘴的布置方式。虽然这些理论模型已经得到了应用,但它们是机器人规划轨迹以及控制算法实现的基础,仍有分析的必要性。基于单个机器人的数学模型,研究了多个机器人协同工作时喷嘴的重构算法,分别设计了标准模式、节能模式和差动模式这三种分配模式。在分析重构算法时,发现差动模式可以很好地解决最小脉冲宽度限制问题。这一模式不仅可以用于多体系统中,还可以应用于单个空间飞行机器人的控制中。对单个喷嘴的脉冲调制进行了理论分析,分别给出了在标准情况下、带有最小脉冲宽度限制情况下以及带有脉冲宽度饱和问题情况下的脉冲调制方法。实验结果表明:建立的喷嘴布置方式和设计的脉冲调制方法是有效的;结合差动模式的喷嘴控制效果要比传统的喷嘴控制效果更好。基于空间飞行机器人的数学理论模型,研究了空间飞行机器人轨迹规划的算法,提出了一种基于模糊规则与虚拟目标点的多窗口动态窗口法。首先分析了传统的轨迹规划算法,即基于变分法的轨迹规划以及基于样条曲线算法数值方式的轨迹规划。分析结果表明虽然此类方法能够在已知的静态环境中规划空间飞行机器人的运动轨迹,但对于动态环境的处理能力较差。考虑到空间飞行机器人还会受到运动和工作环境的限制,本文引入了动态窗口法,建立了双动态窗口和虚拟目标以解决规划算法因速度小或U型障碍物而导致的最小值问题。利用模糊规则调节评价函数的各项参数比重以提高机器人对动态环境的适应能力。仿真结果表明:该算法能够应用到多个空间机器人的协同工作中,能有效地避免最小值问题,能有效地避开动态障碍物。为了保证空间飞行机器人能够精确跟踪自主规划的轨迹,研究了空间飞行机器人的运动控制技术。在研究这类技术的过程中,不可避免的会遇到非线性、参数时变性和耦合性等问题。因此,本文研究了滑模控制算法,提出了一种带有边界层的双闭环滑模控制算法。利用模糊规则减弱靠近滑模面时的控制增益大小,以平滑控制信号。分别设计了分数阶和动态边界层以解决滑模控制算法中的高频抖振问题。仿真和实验结果表明:该控制算法比其他相同类型算法的抖振更小;比传统的PID控制算法控制效果更好。为了验证以上算法的有效性和可靠性,本文设计了一种基于冷气推进并能够自由漂浮的飞行机器人模拟器。该模拟器具有能够装载多种工具、承载能力大及续航时间长的优点。设计该模拟器的结构时,采用了模块化设计思路,将不同的功能区划分为不同的模块以实现整体结构的单元组装。为了达到整个模拟装置的承载要求,设计了一种能够自平面的气浮轴承装置,使得整个装置的承载能力达到800Kg。重点研究了模拟器推进系统的性能,结合喷嘴推力实验和承载能力实验,确定地面实验系统的额定气压为0.4MPa,整体运行时间可以达到30min。其次,重点研究了地面模拟器的定位算法,提出了一种基于激光雷达和陀螺仪的定位算法。相对于其他定位方法,该算法简单、经济且适用性强。实验结果表明:所研制的地面模拟器系统能够很好地达到实验要求;所提出的二维定位算法是可行和可靠的。
袁利,王淑一[3]（2021）在《航天器控制系统智能健康管理技术发展综述》文中研究说明健康管理作为智能自主控制亟待突破的关键技术之一,是提升航天器安全可靠稳定运行能力的有效手段。结合人工智能技术的发展趋势,基于前期已建立的新型航天器智能自主控制系统通用架构,详细综述航天器控制系统的智能健康管理技术现状与发展趋势。首先,根据现有航天器设计、研制和在轨的具体情况,梳理出航天器控制系统健康管理技术所面临的挑战;然后,分别从故障预警、故障诊断和寿命评估3个方面,详细阐述基于人工智能的健康管理技术研究现状及其在航天领域的应用情况;最后,提炼出航天器控制系统健康管理技术的发展方向。
黄旭星,李爽,杨彬,孙盼,刘学文,刘新彦[4]（2021）在《人工智能在航天器制导与控制中的应用综述》文中认为航天器制导与控制技术是保障空间任务顺利实施的关键技术之一。当前,动力学模型的强非线性以及参数不确定性制约了高精度姿轨控技术的发展,而系统故障则决定航天器姿轨控的成败。以机器学习为代表的新一代人工智能技术航天器制导控制领域展现了巨大的应用潜力。首先对基于人工智能技术的轨迹制导和姿态控制中的研究发展及应用现状进行归纳,分析航天器轨迹规划、姿态控制、故障诊断以及容错控制技术的发展趋势。然后,从鲁棒轨迹规划、自适应姿态控制、快速故障诊断和自适应容错控制等4个方面总结适用于未来航天任务的航天器姿轨控关键技术。最后,针对智能姿轨控技术的应用所面临的挑战,从姿轨控架构、算法最优性、算法的训练以及技术验证等方面提出相应的发展建议。
沈毅,李利亮,王振华[5]（2020）在《航天器故障诊断与容错控制技术研究综述》文中指出详细综述了航天器故障诊断与容错控制的研究进展。重点从基于模型的方法、基于数据的方法和基于知识的方法三个方面分别阐述了航天器故障诊断技术的研究进展,并且总结了航天器容错控制技术的研究现状,然后介绍了国内外的一些相关技术项目的开展情况,最后对未来可能的发展方向进行了探讨。
孙书剑[6]（2020）在《微纳卫星相对轨道机动控制技术研究》文中指出近年来,微纳卫星的发展已从早期的技术验证阶段逐步迈向业务化应用阶段。面向未来应用的微纳卫星空间任务,对卫星在轨自主性、灵活性、敏捷性以及星间协同控制的需求更高,因此相对轨道机动控制技术成为决定微纳卫星任务水平的关键,也是现阶段研究的重点。对于微纳卫星平台的相对轨道机动控制问题,星上资源和控制能力受到制约、约束条件更多、扰动影响显着,实现远程自主、快速机动、轨迹最优更加困难,控制鲁棒更难实现、精度难以提高。论文针对微纳卫星相对轨道机动控制问题,综合考虑任务需求约束、星上资源约束、控制能力约束的条件,面向由远距离（百公里级）到近距离（米级）的逼近、交会、绕飞、悬停等典型的相对轨道机动任务,建立微纳卫星自主高精度相对轨道机动的完整规划和控制方案。论文的主要研究内容如下:1.针对远程相对轨道机动轨迹规划问题,在考虑微纳卫星相对测量约束、控制器约束条件下,提出了微纳卫星全流程相对轨道机动在线轨迹规划方法。分析相对轨道机动全流程相对测量与导航的特点和机动过程中的复杂约束,按照远距离、中距离、近距离三个阶段分解机动过程,以在线自主、燃耗最优、精度匹配为目标,提出各阶段轨迹规划方法。远距离机动阶段,以自然轨迹相对轨道机动控制为基础,建立基于转移时间约束、视界角约束的轨迹规划模型;中距离机动阶段,基于继电型推力模式和离散化相对轨道动力学模型,在边界状态约束、控制凸约束和轨迹包络凸约束下,建立线性化轨迹规划模型;近距离阶段,考虑非合作目标星不确定性表面特征引起的随机障碍,将规划空间网格化处理后,提出改进A*搜索算法,实现低控制频次和机动控制代价的随机最优轨迹规划。通过上述分阶段轨迹规划方法,使机动全程都满足控制约束和终端精度需求,并实现了远距离逼近轨迹对目标位置的渐进收敛,达到轨迹机动的燃耗最优,实现了完整机动流程的在线最优轨迹确定。2.针对相对轨道机动控制存在的外界扰动、模型不确定性、控制器误差等非理想因素,建立微纳卫星高精度相对轨道机动组合闭环控制方案。面向小扰动机动场景,基于线性化动力学模型,推导线性二次型最优（LQR）控制方法的控制律,鲁棒裕度较宽,闭环最优控制易于实现;针对外界扰动较强及控制模型不确定性较高的情况,基于适用于任何轨道偏心率的T-H方程轨道动力学模型,推导滑模变结构控制方法的控制律,构造滑模切换面,使控制轨迹收敛达到完全鲁棒性;针对轨道控制系统模型强非线性、高度不确定以及其他强扰动因素情况,基于完全非线性动力学模型,引入自抗扰控制（ADRC）方法,并将已知动力学模型引入状态观测器降低系统观测压力,实现在恶劣条件下的相对轨道控制收敛,对非理想因素的影响有良好的预测和抑制效果。组合闭环控制方案解决了机动各阶段非理想因素的抑制问题,在控制约束和各类扰动条件下,在最优控制代价下满足完整机动流程的轨迹精度要求。3.针对微纳卫星相对轨道机动轨迹规划和控制的需求,考虑星上资源约束,提出通用性全向驱动微推进系统设计和建模方法。通过分步汽化和下游稳压设计,实现在低加热功耗下的液氨推进剂的完全汽化和恒压射流,从而建立推力模式、推力性能、资源消耗具有通用适应性的高效费比微推进系统设计方案。将微推进系统的工作过程划分为可直接机理建模的部件工作过程、不可直接机理建模的汽化相变过程,分别研究其静态和动态响应,结合推力器控制量输出模型,建立微推进系统的完整工作过程数学模型。在MATLAB和Simulink环境下建立微推进系统的数学模型并开展仿真验证,评估系统工作性能,为微推进系统设计提供理论依据和优化数据,降低设计迭代和试验成本。4.基于论文提出的微纳卫星相对轨道机动控制方案,建立全数学仿真系统,以一颗在研地球同步轨道微纳卫星的典型相对轨道机动任务为例,采用本文提出控制器设计、轨迹规划、控制方法,实现在主星引导和有限距离自主导航引导下,由30km距离转移至距离目标30m的交会、抵近、绕飞、悬停等机动任务。该卫星将于2021年择机发射入轨,应用本文提出的全流程相对轨道机动控制方案,实施后续的在轨验证。综上所述,本文系统性研究了微纳卫星相对轨道机动的规划、控制方法,提出了全流程机动解决方案,针对相对轨道机动的典型场景进行了应用设计。研究工作为未来实施构建分布式微纳卫星系统、微纳卫星在轨服务和空间态势识别等业务化应用任务提供了解决方案,为微纳卫星在轨应用的工程实现提供技术支持,并对后续进一步探索微纳卫星的轨道控制技术研究奠定了基础。
霍俊海[7]（2020）在《复杂结构微纳卫星高精度敏捷姿态控制系统研究》文中研究指明随着航天技术的发展,微纳卫星逐渐承担起越来越重要的科学试验任务,并朝着规模化、集群化的星座组网方向发展。为了携带更多的载荷和提高轨道机动能力,新型轻质材料和液体燃料的应用使得微纳卫星结构更加复杂,结构挠性和液体晃动的影响越来越大;另一方面,为了满足载荷任务的需求,卫星需要具备快速机动和高精度持续跟踪的能力。此外,为了保证载荷任务顺利完成和提高卫星在轨服务寿命,对卫星姿控系统的可靠性和寿命提出了更高的要求。然而,由于微纳卫星自身结构能源等多方面约束,姿态控制系统的执行机构性能指标难以和普通大卫星相比,给控制器的设计带来很多困难。本论文从携带挠性附件和液体燃料的复杂结构微纳卫星的实际需求出发,在当前技术水平可以实现的前提下,通过理论分析以及数值仿真的方法,深入地开展了复杂结构微纳卫星高精度敏捷姿态控制系统的相关算法研究。本文研究的主要内容如下:（1）以复杂结构对地观测微纳卫星平台为背景,针对挠性附件结构的复杂性,采用混合坐标法,应用拉格朗日方程分析了挠性附件模态方程,应用动量和动量矩定理分析了卫星携带挠性附件的动力学方程;针对液体晃动对卫星姿态的耦合影响,采用等效单摆模型建立液体晃动的姿态动力学模型,最终建立了携带复杂结构的挠性充液姿态动力学方程。结合有限元分析软件ANSYS和多体动力学分析软件ADAMS,研究分析了卫星挠性模态的影响,结合Matlab/Simulink仿真模块与ADAMS内置仿真模块,搭建了姿态测量与控制系统联合仿真平台;结合流体力学分析软件STAR CCM+分析了施加力矩的过程中液体燃料晃动对卫星姿态的影响,验证了所建立液体晃动等效单摆模型的有效性;最后对整体的充液挠性复杂结构姿态动力学进行了建模分析。针对卫星姿控系统内部的延时对姿态控制精度的影响,对姿控系统内部的时延特性进行了建模分析。（2）针对携带复杂结构的微纳卫星,设计了一种基于自抗扰控制算法的高精度姿态控制器,使卫星在完成三轴对地姿态调整的同时有效减小挠性附件振动和贮罐内液体燃料的晃动。最后,对所设计的控制律进行仿真验证,并与工程上常用的PD控制器比较,进一步验证本文所设计的控制算法的优势。（3）针对微纳卫星快速机动和对地持续观测需求,设计了基于路径规划的自适应姿态机动算法;考虑到卫星机动过程中卫星惯量估计误差、挠性振动、液体晃动、空间干扰力矩以及系统内部延时的影响,设计了基于前馈+自适应反步法的姿态跟踪控制器。数值仿真验证了所提出的控制算法的有效性。最后通过搭建半实物仿真平台,进一步验证了所提出的机动和凝视控制算法和控制策略的有效性。（4）在无执行机构冗余备份的条件下,为提高姿控系统的容错性,对执行机构发生多类型故障的卫星姿态控制系统,在同时考虑挠性结构振动、液体晃动和系统外部干扰影响下,研究了基于故障诊断、故障辨识和容错控制算法的自主容错控制策略,解决了复杂结构微纳卫星的姿态控制系统在执行机构发生多类型故障时的容错控制问题,满足了复杂结构微纳卫星高可靠性和长寿命的需求。综上,本文以携带复杂结构的对地观测微纳卫星实际工程应用需求为背景,从理论和工程上对卫星姿态控制系统进行了深入的分析和探讨,并通过数值仿真和地面半实物测试等多种仿真结果对研究成果进行了充分的验证。
吴佳奇[8]（2020）在《多体组合航天器协同姿态控制研究》文中进行了进一步梳理微小卫星功能密度高、设计周期短、研发成本低,构成多体组合航天器协同执行任务可实现比传统大卫星更广泛的功能,被广泛应用于空间领域。多体组合航天器的功能需要个体间协同工作才能实现,因此协同控制的性能是影响多体组合航天器应用的关键。在大规模的多体组合航天器系统中,协同控制的智能性、自主性、自适应性和鲁棒性是直接影响整体系统能否稳定高效地完成预定空间任务的关键指标。系统规模的扩大直接导致结构复杂度相应增加,同时给整个系统引入了更多约束条件,也对多体组合航天器的协同构型保持和快速姿态复稳提出了更高的要求。针对此问题,本文主要完成了如下研究工作:首先建立了多体组合航天器的内力作用模型。针对多体组合航天器约束冗余的特点,参考结构力学动静法与刚度矩阵法,将动力学问题转化为静力学问题,建立组合体姿态、个体间内力及控制力矩间的关系。对树形结构和网状结构分别建模,并利用ADAMS软件对模型结果进行对比分析,验证模型的准确性。其次提出了多体组合航天器智能协同姿态控制算法。多体组合航天器机动过程中单体卫星承受的控制力是不均匀的,局部控制力过大将导致组合体连接断裂而失效。为解决此问题,本文利用上述内力模型,结合粒子群优化算法对控制合力矩进行优化分配,并通过预设方案与继承迭代加快粒子群算法的收敛速度,实时调整各星控制力矩分配比例,减小星间相互作用力,实现多体组合航天器的智能协同控制,保证组合航天器的连接铰不因受力过大而损坏。仿真表明,智能协同姿态控制算法可显着降低姿控过程中的星间作用力,确保组合航天器安全。最后完成了多体组合航天器故障状态下的自适应协同控制研究。组合航天器在轨运行时可能出现突发局部故障,导致组合航天器惯量和角动量发生突变,两种扰动同时引入对组合航天器的姿控系统提出了双重考验。本文提出了一种基于惯量识别的自适应控制算法,通过对惯量的实时估计,减弱惯量突变带来的负面影响。同时利用二次规划法,将控制力矩分配到各单体卫星上,实现能量最优下的多体组合航天器的自适应协同控制。自适应控制算法的稳定性通过李雅普诺夫稳定性理论得到证明,数值仿真验证了自适应算法的鲁棒性及分配律的准确性。通过上述三项研究,本课题基本建立了多体组合航天器的内力模型、提出了内力优化的智能协同控制策略及局部故障组合体的自适应协同控制方案。通过ADMAS和MATLAB软件对上述方法进行了仿真验证,建立了较为完整的多体组合航天器的协同控制体系,为微纳卫星自组织系统的工程化实践提供了一条思路。
黄宇[9]（2020）在《面向超幅宽成像任务的航天器编队构型设计与控制技术》文中研究说明近年来,随着人工智能与大数据技术的发展,卫星遥感图像的价值被进一步发掘,市场对于卫星图像的需求急剧增加。同时,航天产业商业化的发展使得卫星的研制成本与周期大大缩减。在此背景下,卫星大幅宽的遥感成像在观测效率与数据更新速度方面具有极大的优势,因此其具有重要的研究与应用价值,本文针对面向超幅宽成像任务的航天器编队构型设计与控制技术进行了研究。本文首先针对卫星编队对地超幅宽成像的问题,定义了超幅宽成像任务的概念。针对基本超幅宽成像的目标提出了钟摆式卫星编队的方案。之后,在此基础上进一步改进,设计了基于虚拟卫星编队的多模式超幅宽成像方案,并对其具体任务模式进行了阐述,最后分析了相应的编队控制性能要求,为后续章节的研究背景打下基础。其次,针对超幅宽编队的构型设计问题,以编队构型稳定为优化指标,设计了J2摄动下的编队构型维持燃料消耗指标。对于超幅宽的观测效果评估指标,研究了卫星编队成像幅宽覆盖率的数值近似计算方法。之后构建了钟摆式编队构型设计的多目标优化模型,采用NSGA-II算法得到编队构型的Pareto优化解集。仿真结果表明所提出的方法能够有效地完成超幅宽成像编队构型的设计,满足编队对地成像幅宽的预定要求。再次,针对局部集群卫星的重构方法,设计了基于C-W模型的编队重构燃料消耗指标。研究了引入碰撞概率指标的编队碰撞风险分层预警模型。在构建编队重构轨迹优化模型的基础上,设计了改进的自适应鸽群优化算法对重构轨迹规划进行求解。最后,对车轮式构型到串行构型的局部卫星重构轨迹规划进行了仿真分析,比较了不同优化算法的结果,验证了所提出算法的有效性。最后,针对局部卫星相对运动的轨迹跟踪控制问题,研究了基于相对偏心率/倾角矢量的相对运动预测模型。设计了轨迹跟踪性能指标函数与相应的二次规划控制模型,并在此基础上进一步研究了结合DQN算法优化的变参数轨迹跟踪控制器。实验结果表明,所设计的控制器具有良好的鲁棒性与普适性。
吕良庆,吴迪,安军社[10]（2019）在《航天器智能能力的构建》文中提出为解决航天器智能能力的构建和智能技术的引入问题,从能力部署视角提出了智能等级的划分,从定性的自动、自治、自主的等级出发,自底向上分解为数据注入接收能力、任务执行能力、自学习能力、系统自我管理能力、任务自我管理和思考能力,其程度分为底层反应、中层程序和高层思考。对照上述能力给出可实施的5阶模型和人字架构。人字架构是以即插即用技术加自主控制技术来支持上层智能能力的模型。该模型基于航天器接口业务架构和欧洲空间局的包应用标准业务,采用管理信息库和电子数据单技术进行数据化设计。对应星上的智能能力等级讨论相适应的地面系统能力。人字架构具有层次化、业务模型化和自底向上归一化构建的特点,对上层智能技术的引入是开放的。
二、航天器智能自主控制技术发展现状与展望（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、航天器智能自主控制技术发展现状与展望（论文提纲范文）
（1）面向不确定环境的航天器智能自主控制技术（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 智能自主控制技术研究现状 |
| 1.1 自主感知技术 |
| 1.2 自主决策技术 |
| 1.3 控制执行技术 |
| 1.4 目前存在的问题 |
| 2 航天器智能自主控制技术新思考 |
| 2.1 “感知-演化-决策-执行”控制框架 |
| 2.2 “感知-演化-决策-执行”控制框架的特点及功能 |
| 2.3 “感知-演化-决策-执行”控制框架的理论与方法 |
| 3 发展与展望 |
| 1)广义系统的模型表达及分析 |
| 2)智能学习训练及可评价性问题 |
| 3)OEDA的集群化问题 |
| 4 结束语 |
（2）空间飞行机器人运动控制技术及地面模拟实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 空间机器人发展现状 |
| 1.3 空间飞行机器人模拟器的发展现状 |
| 1.4 空间飞行机器人控制技术文献综述 |
| 1.5 主要研究内容及章节安排 |
| 第2章 空间飞行机器人理论建模及分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 空间飞行机器人系统数学建模 |
| 2.2.1 坐标系定义及转换 |
| 2.2.2 空间飞行机器人动力学建模 |
| 2.3 多空间飞行机器人喷嘴可重构算法 |
| 2.3.1 空间飞行机器人参数估计 |
| 2.3.2 喷嘴可重构算法 |
| 2.4 脉冲调制模块设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 空间飞行机器人路径规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于样条曲线的空间飞行器轨迹规划 |
| 3.3 基于动态窗口法的轨迹规划 |
| 3.3.1 动态窗口法 |
| 3.3.2 基于模糊规则的动态窗口法 |
| 3.3.2.1 双动态窗口 |
| 3.3.2.2 局部目标点 |
| 3.3.2.3 DF_DWA的评估函数 |
| 3.3.2.4 DF_DWA的模糊规则 |
| 3.4 基于模糊规则的动态窗口法仿真验证 |
| 3.4.1 静态障碍物避障 |
| 3.4.2 动态障碍物避障 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于滑模控制的空间飞行机器人控制策略 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 滑模变结构(SMC)控制器 |
| 4.2.1 滑模控制原理 |
| 4.2.2 空间飞行机器人滑模控制器设计 |
| 4.2.3 模糊控制规则选择 |
| 4.2.4 带有边界层的模糊滑模控制 |
| 4.3 滑模控制器仿真验证 |
| 4.3.1 跟踪轨迹 |
| 4.3.2 控制输入 |
| 4.3.3 滑动面 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 地面模拟实验方法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 气浮式模拟器构造及工作原理 |
| 5.3 空气静压轴承承载能力计算与分析 |
| 5.4 机械结构建模及分析 |
| 5.5 气路系统搭建 |
| 5.5.1 影响喷嘴推力与气体流量的分析 |
| 5.5.2 喷嘴特性实验研究 |
| 5.5.3 系统运行时间的计算 |
| 5.6 地面模拟器PID控制器 |
| 5.6.1 模拟器动力学分析 |
| 5.6.2 PID控制器 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 空间飞行机器人地面装置综合实验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 地面装置的总体系统介绍 |
| 6.3 定位算法 |
| 6.4 机器人地面装置实验 |
| 6.4.1 到达指定角度实验 |
| 6.4.2 到达指定点的运动实验 |
| 6.4.3 特定轨迹实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ |
| 附录Ⅱ |
| 附录Ⅲ |
| 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 |
（3）航天器控制系统智能健康管理技术发展综述（论文提纲范文）
| 1 面临的挑战 |
| 1.1 故障预警技术 |
| 1.2 故障诊断技术 |
| 1.3 寿命评估技术 |
| 2 研究现状与应用情况 |
| 2.1 故障预警技术 |
| 2.1.1 故障预警技术的研究现状 |
| 2.1.2 故障预警技术的应用情况 |
| 2.2 故障诊断技术 |
| 2.2.1 故障诊断技术的研究现状 |
| 2.2.2 故障诊断技术的应用情况 |
| 2.3 寿命评估技术 |
| 2.3.1 寿命评估技术的研究现状 |
| 2.3.2 寿命评估技术的应用情况 |
| 3 航天器健康管理技术的未来发展方向 |
| 3.1 航天器控制系统的智能故障预警技术 |
| 3.2 航天器控制系统的智能故障诊断技术 |
| 3.3 航天器控制系统的智能寿命评估技术 |
| 3.4 数字孪生在航天器健康管理技术中的应用 |
| 4 结论 |
（4）人工智能在航天器制导与控制中的应用综述（论文提纲范文）
| 1 不确定非线性模型智能姿轨控研究现状 |
| 1.1 轨迹智能规划制导技术 |
| 1.1.1 转移轨迹智能规划技术 |
| 1.1.2 进入、下降和着陆智能制导技术 |
| 1.1.3 巡视器轨迹智能规划技术 |
| 1.2 姿态智能自适应控制技术 |
| 1.3 不确定非线性模型智能姿轨控关键技术 |
| 1.3.1 鲁棒轨迹在线快速规划技术 |
| 1.3.2 在线自适应制导与控制技术 |
| 2 机构故障下智能姿轨控研究现状 |
| 2.1 智能故障诊断技术 |
| 2.2 智能容错控制技术 |
| 2.3 机构故障下智能姿轨控关键技术 |
| 2.3.1 多机构、多模式快速故障诊断技术 |
| 2.3.2 鲁棒自适应容错控制技术 |
| 3 航天器智能规划与控制的发展建议 |
| 3.1 航天器智能规划控制发展趋势及挑战 |
| 3.1.1 有效训练样本问题 |
| 3.1.2 星载计算能力问题 |
| 3.1.3 人工智能技术最优性问题 |
| 3.1.4 工程实践应用问题 |
| 3.2 航天器智能制导与控制技术的发展建议 |
| 3.2.1 建立人工智能技术空间应用架构 |
| 3.2.2 基于任务需求分析人工智能技术最优性 |
| 3.2.3 积累任务数据作为样本并标注 |
| 3.2.4 基于地面仿真测试系统验证人工智能技术 |
| 4 总结 |
（5）航天器故障诊断与容错控制技术研究综述（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 航天器故障诊断技术 |
| 1.1 基于模型的航天器故障诊断 |
| 1.2 基于数据的航天器故障诊断 |
| 1.2.1 基于统计分析的方法 |
| 1.2.2 基于信号处理的方法 |
| 1.2.3 人工智能方法 |
| 1.3 基于知识的航天器故障诊断 |
| 2 航天器容错控制技术 |
| 3 国内外相关技术项目的研究情况 |
| 3.1 美国的相关项目研究与应用情况 |
| 3.2 欧洲的相关项目研究与应用情况 |
| 3.3 中国的项目研究与应用情况 |
| 4 总结与展望 |
| 1)研制阶段的可诊断性和可维护性分析与设计 |
| 2)航天器智能自主故障诊断与容错控制技术 |
| 3)面向工程应用的航天器故障诊断与容错控制技术 |
| 4)航天器故障诊断与容错控制的技术验证 |
（6）微纳卫星相对轨道机动控制技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外相关研究进展 |
| 1.2.1 微纳卫星相对轨道机动控制应用现状 |
| 1.2.2 相对轨道机动控制方法研究进展 |
| 1.2.3 小结 |
| 1.3 论文研究思路和主要内容 |
| 1.3.1 基本研究思路 |
| 1.3.2 论文组织结构与主要内容 |
| 1.3.3 主要创新点 |
| 2 相对轨道动力学基础 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 坐标系定义 |
| 2.3 相对轨道动力学建模 |
| 2.3.1 非线性相对轨道动力学模型 |
| 2.3.2 基于圆轨道假设轨道动力学模型(Hill方程) |
| 2.3.3 量纲为一化的轨道动力学模型(T-H方程) |
| 2.3.4 离散化相对轨道动力学模型 |
| 2.4 自然轨迹相对机动控制方法 |
| 2.4.1 远距离相对机动控制 |
| 2.4.2 近距离直线机动控制 |
| 2.4.3 绕飞机动控制 |
| 2.4.4 空间任意点相对悬停控制 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 相对轨道机动的轨迹规划 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 相对运动轨迹规划方案设计 |
| 3.2.1 全流程轨迹规划的特点 |
| 3.2.2 机动规划的方案设计 |
| 3.3 基于继电型推力的最优线性轨迹规划 |
| 3.3.1 轨道动力学模型 |
| 3.3.2 规划约束 |
| 3.3.3 规划模型 |
| 3.3.4 仿真算例 |
| 3.4 基于A*搜索算法的随机轨迹规划 |
| 3.4.1 节点扩展与代价函数 |
| 3.4.2 A*算法的流程 |
| 3.4.3 仿真算例 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高精度相对轨道机动的控制方法 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 线性二次型最优调节(LQR)控制 |
| 4.2.1 基本原理 |
| 4.2.2 误差状态方程 |
| 4.2.3 控制律设计 |
| 4.2.4 仿真算例 |
| 4.3 滑模变结构控制 |
| 4.3.1 基本原理 |
| 4.3.2 动力学模型 |
| 4.3.3 切换函数设计 |
| 4.3.4 控制律设计 |
| 4.3.5 仿真算例 |
| 4.4 自抗扰控制(ADRC) |
| 4.4.1 基本原理 |
| 4.4.2 跟踪微分器(TD) |
| 4.4.3 扩张状态观测器(ESO) |
| 4.4.4 非线性状态误差反馈律(NLSEF) |
| 4.4.5 仿真算例 |
| 4.5 三种控制算法的特点和应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 微推进系统设计与建模 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 基于继电型推力的液氨微推进系统设计 |
| 5.2.1 液氨推进剂的预处理方法 |
| 5.2.2 微推进系统的设计方案 |
| 5.3 微推进系统的数学模型 |
| 5.3.1 可机理建模部件的数学模型 |
| 5.3.2 汽化过程的数学模型 |
| 5.3.3 输出控制量的数学模型 |
| 5.4 微推进系统工作特性仿真分析 |
| 5.4.1 汽化工作过程仿真与分析 |
| 5.4.2 减压阀动态调节过程仿真与分析 |
| 5.4.3 推力器输出特性仿真与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 相对轨道机动的全流程控制仿真与验证 |
| 6.1 概述 |
| 6.2 相对轨道控制数字仿真系统设计 |
| 6.3 任务流程说明和仿真条件 |
| 6.4 全流程仿真分析 |
| 6.4.1 远距离机动阶段 |
| 6.4.2 中距离机动阶段 |
| 6.4.3 近距离机动阶段 |
| 6.4.4 全流程仿真小结 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 论文的研究工作总结 |
| 7.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（7）复杂结构微纳卫星高精度敏捷姿态控制系统研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1.绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状与发展趋势 |
| 1.2.1 复杂结构姿态动力学建模研究现状 |
| 1.2.2 姿态机动与跟踪控制研究现状 |
| 1.2.3 容错控制研究现状 |
| 1.2.4 研究现状小结 |
| 1.3 论文研究目标及内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 2.姿态动力学基础 |
| 2.1 坐标系及轨道参数 |
| 2.2 卫星姿态模型 |
| 2.2.1 卫星姿态描述方法 |
| 2.2.2 姿态运动学方程 |
| 2.2.3 刚体姿态动力学 |
| 2.3 环境干扰力矩分析 |
| 2.3.1 重力梯度力矩 |
| 2.3.2 剩磁力矩 |
| 2.3.3 气动力矩 |
| 2.3.4 太阳光压力矩 |
| 2.3.5 小结 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.复杂结构微纳卫星姿态动力学建模研究 |
| 3.1 复杂结构微纳卫星平台概述和关键问题分析 |
| 3.2 携带挠性附件和液体贮罐的卫星姿态动力学建模 |
| 3.2.1 挠性附件姿态动力学 |
| 3.2.2 液体晃动姿态动力学 |
| 3.2.3 充液挠性姿态动力学 |
| 3.3 挠性体耦合影响分析 |
| 3.3.1 基于ANSYS-ADAMS的刚柔耦合仿真 |
| 3.3.2 星体-挠性体刚柔耦合建模 |
| 3.3.3 星体-挠性体刚柔耦合分析 |
| 3.3.4 联合仿真模块 |
| 3.4 液体晃动耦合影响分析 |
| 3.4.1 STAR CCM+软件介绍 |
| 3.4.2 卫星贮罐液体晃动仿真 |
| 3.4.3 MATLAB仿真建模分析 |
| 3.5 充液挠性耦合影响分析 |
| 3.6 姿控系统延时特性建模分析 |
| 3.6.1 系统模型 |
| 3.6.2 仿真模型 |
| 3.6.3 仿真分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4.基于自抗扰控制技术的高精度姿态控制研究 |
| 4.1 问题描述 |
| 4.2 自抗扰控制技术 |
| 4.2.1 安排过渡过程 |
| 4.2.2 扩张状态观测器反馈补偿 |
| 4.3 复杂结构微纳卫星自抗扰控制器设计 |
| 4.3.1 安排过渡过程 |
| 4.3.2 扩张状态观测器 |
| 4.3.3 非线性姿态反馈控制律 |
| 4.4 仿真分析与比较 |
| 4.4.1 基于PD控制器的数值仿真 |
| 4.4.2 基于自抗扰控制器的数值仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.对地成像高精度姿态机动与跟踪技术研究 |
| 5.1 问题描述 |
| 5.2 微纳卫星自适应快速姿态机动控制研究 |
| 5.2.1 目标姿态描述 |
| 5.2.2 控制器设计 |
| 5.2.3 算法设计 |
| 5.2.4 数值仿真分析 |
| 5.3 基于前馈+自适应反步法的目标跟踪控制研究 |
| 5.3.1 控制器设计 |
| 5.3.2 算法设计 |
| 5.3.3 数值仿真分析 |
| 5.4 对地成像姿态机动和凝视半实物仿真 |
| 5.4.1 模块组成 |
| 5.4.2 运行流程 |
| 5.4.3 仿真结果 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.复杂结构微纳卫星姿态自主容错控制研究 |
| 6.1 问题描述 |
| 6.2 故障分析与建模 |
| 6.2.1 执行机构故障模型 |
| 6.2.2 姿态故障动力学模型 |
| 6.3 自主容错控制器设计 |
| 6.3.1 故障检测 |
| 6.3.2 故障辨识 |
| 6.3.3 容错控制器设计 |
| 6.3.4 仿真分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 7.总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（8）多体组合航天器协同姿态控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 相关技术研究现状 |
| 1.2.1 国内外在多体航天器研究现状 |
| 1.2.2 多体系统建模研究现状 |
| 1.2.3 未知参数组合体控制研究现状 |
| 1.2.4 协同控制算法研究现状 |
| 1.3 本文的研究思路和组织结构 |
| 1.3.1 研究思路 |
| 1.3.2 本文的组织结构 |
| 第二章 多体组合航天器内力及内力矩建模 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 姿态动力学及运动学 |
| 2.3 多体航天器构型的数学描述 |
| 2.4 树形拓扑的多体航天器内力(矩)建模 |
| 2.5 网络拓扑的多体航天器内力(矩)建模 |
| 2.5.1 坐标系定义 |
| 2.5.2 基于刚度矩阵法的内力(矩)建模 |
| 2.6 内力(矩)模型分析与验证 |
| 2.6.1 ADAMS下的树形拓扑内力(矩)分析 |
| 2.6.2 网状拓扑内力(矩)模型验证分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 多体组合航天器智能协同控制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.3 智能协同姿态控制算法 |
| 3.3.1 自适应惯性权重的改进PSO算法 |
| 3.3.2 初始分配和继承迭代的引入 |
| 3.4 智能力矩分配仿真 |
| 3.4.1 初始条件设定 |
| 3.4.2 智能PSO算法 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 多体组合航天器局部失效控制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.3 自适应协同姿态控制 |
| 4.3.1 稳定性证明 |
| 4.3.2 协同分配策略 |
| 4.4 局部失效组合航天器协同姿态控制仿真验证 |
| 4.4.1 PD控制仿真验证 |
| 4.4.2 预设增益PD控制仿真验证 |
| 4.4.3 自适应控制仿真验证 |
| 4.4.4 惯量识别仿真验证 |
| 4.4.5 控制力矩分配仿真验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果 |
（9）面向超幅宽成像任务的航天器编队构型设计与控制技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 航天器对地观测技术现状 |
| 1.2.2 航天器编队构型设计研究现状 |
| 1.2.3 航天器编队重构技术研究现状 |
| 1.2.4 轨迹跟踪控制技术研究现状 |
| 1.2.5 国内外研究现状总结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 航天器编队超幅宽成像任务分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 航天器编队超幅宽成像概念 |
| 2.2.1 钟摆式卫星编队基本超幅宽成像 |
| 2.2.2 虚拟卫星编队多模式超幅宽成像 |
| 2.3 编队超幅宽成像任务分析 |
| 2.3.1 虚拟卫星幅宽等效模型 |
| 2.3.2 编队卫星控制性能要求 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 面向超幅宽成像任务的编队整体构型设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于相对偏心率/倾角矢量的相对运动模型 |
| 3.3 面向超幅宽成像任务的编队整体构型优化模型 |
| 3.3.1 编队构型保持燃料消耗目标函数设计 |
| 3.3.2 编队超幅宽成像效果评估函数设计 |
| 3.4 基于NSGA-II算法的编队卫星整体构型优化方法 |
| 3.4.1 NSGA-II算法 |
| 3.4.2 基于NSGA-II算法的编队整体构型优化设计方案 |
| 3.5 仿真与分析 |
| 3.5.1 基本钟摆式卫星编队构型设计 |
| 3.5.2 虚拟卫星编队构型设计 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 面向超幅宽成像任务的局部卫星重构轨迹规划 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 局部卫星重构燃料消耗计算 |
| 4.2.1 离散线性化C-W方程 |
| 4.2.2 局部卫星重构燃料消耗函数构建 |
| 4.3 局部卫星重构碰撞风险评估模型 |
| 4.3.1 相遇平面坐标系 |
| 4.3.2 线性碰撞概率计算 |
| 4.3.3 非线性碰撞概率计算 |
| 4.3.4 卫星重构碰撞风险评估模型构建 |
| 4.4 改进自适应鸽群优化算法 |
| 4.4.1 经典鸽群优化算法介绍 |
| 4.4.2 改进自适应鸽群优化算法 |
| 4.5 基于改进自适应鸽群算法的卫星重构方案设计 |
| 4.6 仿真与分析 |
| 4.7 本章总结 |
| 第五章 面向超幅宽成像任务的卫星相对轨迹跟踪控制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于相对偏心率/倾角矢量的相对运动预测模型 |
| 5.3 滚动优化控制器设计 |
| 5.3.1 控制性能指标函数的构建 |
| 5.3.2 二次规划优化模型 |
| 5.4 DQN强化学习算法 |
| 5.4.1 马尔可夫决策过程与贝尔曼方程 |
| 5.4.2 Q-learning算法 |
| 5.4.3 深度Q网络(DQN)算法 |
| 5.5 基于DQN优化的轨迹跟踪预测控制算法 |
| 5.5.1 DQN奖励函数设计 |
| 5.5.2 基于DQN优化的MPC轨迹跟踪控制器 |
| 5.6 仿真分析 |
| 5.7 本章总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及学术论文情况 |
（10）航天器智能能力的构建（论文提纲范文）
| 1 航天器智能能力等级 |
| 2 智能能力构建的途径 |
| 2.1 第1阶:数据注入接收能力 |
| 2.2 第2阶:任务执行能力 |
| 2.3 第3阶:自学习能力 |
| 2.4 第4阶:系统自我管理能力 |
| 2.5 第5阶:任务自我管理和思考能力 |
| 3 航天器智能软件体系架构 |
| 4 星地一体的运行体系 |
| 5 结论 |
四、航天器智能自主控制技术发展现状与展望（论文参考文献）
- [1]面向不确定环境的航天器智能自主控制技术[J]. 袁利. 宇航学报, 2021(07)
- [2]空间飞行机器人运动控制技术及地面模拟实验研究[D]. 徐策. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(08)
- [3]航天器控制系统智能健康管理技术发展综述[J]. 袁利,王淑一. 航空学报, 2021(04)
- [4]人工智能在航天器制导与控制中的应用综述[J]. 黄旭星,李爽,杨彬,孙盼,刘学文,刘新彦. 航空学报, 2021(04)
- [5]航天器故障诊断与容错控制技术研究综述[J]. 沈毅,李利亮,王振华. 宇航学报, 2020(06)
- [6]微纳卫星相对轨道机动控制技术研究[D]. 孙书剑. 浙江大学, 2020(01)
- [7]复杂结构微纳卫星高精度敏捷姿态控制系统研究[D]. 霍俊海. 浙江大学, 2020(01)
- [8]多体组合航天器协同姿态控制研究[D]. 吴佳奇. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]面向超幅宽成像任务的航天器编队构型设计与控制技术[D]. 黄宇. 南京航空航天大学, 2020
- [10]航天器智能能力的构建[J]. 吕良庆,吴迪,安军社. 国防科技大学学报, 2019(05)