空间机器人双臂捕获卫星后辅助对接操作控制仿真

讨论了空间机器人双臂捕获卫星后辅助对接操作的协调控制问题。利用冲量定理、闭环约束条件建立了空间机器人双臂捕获卫星后闭链混合体的系统动力学方程,并分析了混合体系统受到的冲击效应。针对参数不确定的混合体系统,设计了基于扩张状态观测器的协调鲁棒控制方案。该方案利用扩张状态观测器对未知模型进行动态估计补偿,结合状态反馈控制保证了辅助对接操作控制的精度。通过Lyapunov理论,证明了系统的稳定性。通过数值仿真实验验证了所提闭链混合体系统辅助对接操作控制方案的有效性。

遥操作交会对接技术综述

遥操作交会对接技术是空间遥操作技术与交会对接技术的有机结合,是未来我国空间站无人飞行器自动交会对接系统的备份手段,也可用于空间非合作目标的空间交会和对接。分析了国际空间站近年来的交会对接技术,阐述了遥操作交会对接的概念,详细归纳和总结了遥操作交会对接的控制、安全等关键技术。

空间机器人双臂捕获航天器后姿态管理、辅助对接操作一体化ELM神经网络控制

讨论了空间机器人双臂捕获航天器后姿态管理和辅助对接操作的协调控制问题.首先,利用冲量定理、闭环约束几何及运动学条件获得了捕获操作后闭链混合体系统的动力学方程,并分析了混合体系统受到的冲击效应.其次,针对捕获操作后系统姿态受扰运动镇定及辅助对接操作需求,对闭链混合体系统提出了基于极限学习机(ELM)的自适应神经网络控制方案,极限学习机具有学习速度快、仅需调节网络输出权值等优点,可用于逼近系统的未知动力学模型.该方案不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,并且不需要精确的系统动力学模型.通过李亚普诺夫方法设计了ELM网络的权值自适应律及鲁棒项,以保证系统的载体姿态受扰运动镇定与对接操作过程的位置及角度的精确控制,并证明了系统的稳定性.为保证各臂协同操作,运用加权最小范数法分配力矩.最后,通过系统数值仿真模拟了碰撞冲击效应及闭链系统的运动过程.所提控制方案可以有效完成载荷、载体运动控制及辅助对接操作.

遥操作交会对接系统研究

遥操作交会对接是指操作人员在远端通过遥操作方式控制追踪航天器进行交会对接,主要用于无人航天器自动交会对接系统故障条件下平移靠拢段的交会对接控制。简要介绍了遥操作交会对接的基本概念及其国内外研究现状;结合我国载人航天工程的基本特点,设计了适用于我国未来空间站任务的遥操作交会对接系统;根据设计的系统方案,设计和开发了相应的遥操作交会对接仿真系统,并进行了部分仿真分析和遥操作交会对接试验,初步验证了设计方案的可行性。

环月轨道遥操作交会对接预测共享控制

针对地面遥操作环月轨道航天器进行交会对接的情况,研究了大时延及复杂环境下的遥操作交会对接逼近段的轨道控制问题。结合月球轨道的力学特性,推导了环月轨道交会对接的相对动力学方程并建立了状态预测模型,利用测量信息对预测状态进行校正。基于人工势场理论,建立了人工势场函数,考虑时延和交会逼近过程中的安全性约束,设计了安全走廊和控制边界,并据此确定了人工势场的作用范围。通过状态预测,生成人工势场指令,将其与操作员的手控指令融合,形成了预测共享控制。最后,利用半实物仿真系统开展仿真试验,对文章所述方法进行了校验。仿真结果表明,采用人机联合的预测共享控制方法,能有效克服大时延及环境复杂多变的影响,抑制交会对接逼近过程中的轨迹发散,提高交会对接成功率和安全性。

空间机器人在轨双臂辅助航天器对接力/位置嵌套双层滑模阻抗控制

为了实现空间机器人捕获航天器及辅助对接操作的柔顺化,对航天器对接装置的输出力与位姿的精确控制进行了研究,且在关节电机与机械臂之间添加了弹簧阻尼缓冲装置,以防止接触、碰撞时产生的巨大冲击力造成关节破坏。首先,结合Newton第三定律、捕获点的速度约束及闭链系统的几何约束,获得了捕获航天器后的混合体系统动力学方程,通过动量守恒关系计算了碰撞冲击效应与冲击力。接着,通过航天器对接装置相对载体坐标系的运动学关系,建立了对接操作过程中的阻抗模型。然后,设计了一种鲁棒自适应双层滑模控制策略,其与阻抗控制相结合,采用力加载随动控制系统实现对接装置的位姿与输出力的精确控制,以降低接触、碰撞时的冲击力。该控制策略具有双层滑模结构,其第一层保证混合体系统在有限时间内收敛,第二层用于解决控制的高增益问题。最后,通过Lyapunov定理证明了系统的稳定性;利用数值仿真验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明,在给定的速度下缓冲装置最大可将碰撞冲击力矩降低46.78%,输出力的控制精度优于0.5 N,位置、姿态的控制精度优于10^(-3)m,0.5°。

人控遥操作交会对接设计与验证

人控操作交会对接是指操作人员在远端通过遥操作方式控制追踪航天器进行交会对接,主要用于无人航天器自动交会对接系统故障条件下交会对接控制.简要介绍遥操作交会对接的基本概念,给出实现人控遥操作交会对接三种方案,设计一种易于工程实现的遥操作交会对接系统,分析关键技术并给出了解决方法;根据设计的系统方案,进行遥操作交会对接试验,试验结果表明设计方案合理可行.

遥操作交会对接轨道共享控制策略

由于时延和测量、控制偏差的影响,环月轨道遥操作交会对接最终平移段的轨道控制面临诸多问题。针对这些问题,对遥操作交会对接共享控制策略进行研究。运用相对轨道动力学方程构造遥操作交会对接的数学模型,在此基础上推导时延条件下的预显示模型。在考虑可控边界的条件下构造对接安全走廊,提出基于改进人工势场的自控方法,势场函数将航天器与安全走廊的相对距离和逼近速度作为参考量。结合操纵人员的手动控制操作特性,推导共享控制的权重系数,形成共享控制策略。在九自由度遥操作交会对接半实物仿真平台开展仿真试验。仿真结果表明:相比于采用自动控制和手动控制方式而言,共享控制方式能有效克服时延的影响,显著提高环月轨道交会任务对接精度和成功率,改善环月轨道遥操作交会对接控制性能。

货运飞船遥操作交会对接仿真试验系统初步设计与仿真分析

以无人货运飞船与空间站交会对接为背景,设计并构建了一套货运飞船遥操作交会对接仿真系统,用于模拟空间站内航天员遥操作货运飞船进行交会对接,重点是各种时延条件下的仿真试验及评估分析。试验结果表明:在所设定的时延范围内,燃料消耗和任务用时受到时延大小的影响,而对接成功率和安全率则不受影响,即在TV图像和测量数据等辅助下,可完成航天员遥操作货运飞船与空间站的交会对接任务。

遥操作交会中时延影响的仿真试验研究

遥操作交会对接可作为未来我国空间站无人追踪器自动交会对接系统的备份手段;也可用于空间非合作目标的交会和对接,具有广泛的应用前景。首先简要介绍了遥操作交会对接的概念,分析了遥操作交会对接的主要问题。其次,设计和研制了遥操作交会对接半实物仿真系统。最后基于研制的半实物仿真系统开展了900组操作试验,重点对遥操作交会对接的时延影响进行分析。试验结果显示,6s时延条件下,遥操作交会对接的成功率仍可达到92.7%;遥操作交会对接具有较高的任务成功率,可进一步开展研究,并考虑应用于工程实践。

电梯的几种运行形态特点及其逻辑关系

本文依据GB7588-2003,详细总结了电梯的正常运行、检修运行、紧急操作、对接操作运行和消防运行五种常见电梯运行形态特点及其控制要求,分析了这五种电梯运行形态相互间的逻辑关系。

电梯常见运行控制方式解析

文章依据GB7588-2003,介绍了电梯的正常运行、检修运行、紧急操作、对接操作运行和消防运行五种常见电梯运行控制方式。

对电梯运行状态及优先级别的探讨

随着现代化城市的飞速发展,城市高层建筑已成为城市规划的主流。电梯已成为必不可少的垂直交通工具,随着国外先进技术的不断引进,国内电梯技术也不断升级换代。尽管如此,高科技电子技术的飞速发展也只是在近10来年的事。另外,实事求是地讲,国内高层建筑的电梯运行环境相对较差,使用者和维修保养者的技术水平相对较低。据报载,全国每年因电梯故障的发生,都会导致多起伤亡事故,使有关单位和家庭遭到巨大损失,尤其是医院的电梯,病号多、人流量大,对安全运行的要求更高。故而,电梯的安全运行已成为现代社会发展一个很重要的课题,并得到了越来越多人的关注。本文从电梯存在的不同运行状态,参考相应的标准、规范进行比较分析,以达到加深对电梯的控制系统的了解。

电梯运行状态及优先级别的再研究

针对电梯存在的不同运行状态,参考相应的标准、规范,正确理解各种运行状态的实质。并通过横向比较,分析各种运行状态之间的优先级别关系。从而使大家对电梯的控制系统有更深地了解。

对电梯运行状态及优先级别的再研究

针对电梯存在的不同运行状态,参考相应的标准、规范,正确理解各种运行状态的实质。并通过横向比较,分析各种运行状态之间的优先级别关系。从而使大家对电梯的控制系统有更深地了解。

曳引式电梯非常规运行控制方式及检验方法探讨

本文以GB7588为依据,重点对曳引式电梯的4种非常规运行控制方式进行了一一介绍;在对电梯检规TSG T7001内容要求理解的基础上,分别对检修运行、紧急电动运行、消防返回运行3种控制方式的检验方法进行了探讨。

电梯运行状态及优先级别关系

针对电梯存在的不同运行状态，参考相应的标准、规范，正确理解各种运行状态的实质。并通过横向比较，分析各种运行状态之间的优先级别关系，从而使大家对电梯的控制系统有更深地了解。

神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆

神舟十三号载人飞船于2021年10月16日从酒泉卫星发射中心发射升空,随后与天和核心舱对接形成组合体,3名航天员进驻核心舱,进行了为期6个月的驻留,创造了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录。航天员在轨飞行期间,先后进行了2次出舱活动,开展了手控遥操作交会对接、机械臂辅助舱段转位等多项科学技术实(试)验,验证了航天员长期驻留保障、再生生保、空间物资补给、出舱活动、舱外操作、在轨维修等关键技术。

A new approach for teleoperation rendezvous and docking with time delay

Teleoperation rendezvous and docking can be used as a backup for autonomous rendezvous and docking (RVD) for an unmanned spacecraft or for guiding the chaser docking with an uncooperative target.The inherent teleoperation time delay is a rigorous problem,especially when the chaser is teleoperated on the ground.To eliminate the effect of time delay,a new approach for teleoperation RVD is studied.The characteristics of teleoperation RVD are analyzed by comparisons with the teleoperation robot and with manually controlled RVD;the relative motion of the chaser is predicted based on the C-W equation;and the processed measure information with time delay through the Kalman filter is utilized to correct the current prediction.Experimental results verify that the approach produces an 18% enhanced success rate of teleoperation RVD compared with direct visual feedback,and consumes less time and fuel.The developed approach also solves the time delay problem effectively.Teleoperation RVD using this method can be applied as a useful backup for autonomous RVD.

神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆

北京时间2022年4月16日9时56分,神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,三名航天员翟志刚、王亚平、叶光富安全顺利出舱。神舟十三号载人飞船于2021年10月16日从酒泉卫星发射中心发射升空,随后与天和核心舱对接形成组合体,3名航天员进驻核心舱,进行了为期6个月的驻留,创造了中国航天员连续在轨飞行时长新纪录。航天员在轨飞行期间,先后进行了2次出舱活动,开展了手控遥操作交会对接、机械臂辅助舱段转位等多项科学技术实(试)验,验证了航天员长期驻留保障、再生生保等关键技术利用。