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天舟一号与天宫二号实现了完美的自主交会对接

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Mpl8Injug 发表于 2017-5-29 12:05:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
  近日,天舟一号与天宫二号实现了完美的自主交会对接,兄弟二人携手遨游太空,精准控制演绎太空华尔兹。 DSC0000.jpg
  由于质心、惯量变化范围大,干扰大等更加恶劣的条件,天舟一号与天宫二号新组合体控制将要接受更大的考验,而且“太空加油”需要稳定的平台,组合体的稳定控制是“太空加油”的前提,这对中国空间技术研究院下属北京控制工程研究所的GNC系统提出了更高的要求。
DSC0001.jpg ▲GNC系统测试数据判读

  提高太阳能帆板性能
  在太空运行中,组合体携带的很多设备所需的电力能源需要太阳能的支撑和转化,所以,在绕地运行的过程中,为了确保组合体上的太阳能帆板始终对准太阳,尽可能多地接受阳光的照射,组合体需要持续地调整身姿。北京控制工程研究所设计师结合天宫一号的飞行经验,精益求精,优化了帆板实时调速控制算法,减小了帆板跟踪误差,进一步提高了太阳能帆板跟踪精度。为了应对组合体长期在轨运行可能面临的太阳方位不好的情况,组合体将首次在轨实施组合体连续偏航机动,以确保太阳帆板高效率跟踪太阳,使组合体持续接收来自太阳的能量,保证组合体更长时间的稳定飞行,尤其为后续空间站建设,组合体更长期的飞行奠定坚实的技术基础。
DSC0002.jpg ▲交会对接敏感器测试数据分析

  私人订制CMG
  为了保证组合体这种大型变结构组合体在太空的姿态稳定,北京控制工程研究所为其研制专属的200Nms控制力矩陀螺(CMG),构建了具备完善的自主故障诊断和重构能力的CMG系统,针对系统特性,还对算法进行了优化,据称,该算法不仅可以大大节约推进剂消耗,后续还可直接应用于空间站这种更大型变结构组合体的控制。
DSC0003.jpg ▲200Nms控制力矩陀螺(CMG)

  制定多种预案
  在复杂的太空环境中,突发情况虽说是“万一”,但真要有了问题怎么办?北京控制工程研究所用多年来的技术积累给出了放心的答案。GNC系统在硬件配置和软件设计层面均采用了多重备份,制定了十余种正常和安全飞行模式,保证当出现任何一重故障时,组合体可以完全正常工作,当同时出现任何两重故障时,组合体依旧能够保证安全状态。即使飞船分离时对接结构解锁分离产生巨大姿态干扰,依旧可以保证天宫二号的有效控制,并在一分钟之内回归到正常稳定对地飞行状态,同时还可以实现飞船在分离和撤离过程中可以一直“盯着”天宫,以防发生碰撞,最大限度地保证了飞船分离和撤离过程中的平稳和安全。
  (本文来源:中国空间技术研究院)

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