失效航天器非接触式消旋技术发展综述

对失效航天器非接触式消旋领域内的研究成果进行了综述,梳理了非接触式消旋的特点,并聚焦于系统动力学模型、消旋方法和关键技术等方面。首次将非接触式消旋方法按照其作用机理分为电磁式消旋和冲击式消旋两类,并分别总结了其技术特点和适用的任务场景。而后针对消旋任务的实践需求,系统阐释了非接触消旋中制导与控制、高性能星载计算等关键技术。最后,面向复杂空间任务和智能化消旋操控的需求,提出了非接触式消技术中4个值得研究的问题和方向。有望为未来失效航天器在轨维护和非接触式消旋技术的发展提供借鉴和参考。

基于特征模型的挠性航天器接触消旋控制

高价值失效卫星是在轨服务的重点目标,一般具有大的挠性和剩余角动量.直接采用机械臂抓捕目标具有碰撞风险.如果预先采用接触式消旋衰减目标角速度,会极大提高服务卫星抓捕目标的成功率.针对含有挠性振动的非合作失效卫星接触消旋控制问题,提出一种基于特征模型的挠性振动抑制方法.基于消旋动力学方程建立挠性振动角速度的特征模型,设计基于特征模型的自适应挠性振动抑制器进行数值仿真,验证了该方法对挠性振动抑制的有效性.

章动目标接触消旋的特征模型控制

针对含有模型不确定性的章动非合作目标接触消旋问题,提出一种基于特征模型的双通道自适应控制方法。利用接触碰撞时的几何关系和线弹性接触力模型建立消旋系统动力学模型;分析目标自由运动特性,设计分离式消旋策略;构建描述章动目标消旋系统三轴角速度特性的特征模型,计算特征参数表达式;设计基于特征模型的双通道自适应控制器。仿真实验结果表明:所提方法通过在线估计特征参数,有效克服了消旋系统不确定性因素的影响,消旋后剩余角速度小且消旋速度快。

基于特征模型的失效航天器消旋控制

失效航天器一般有复杂的运动和较大的角速度,采用机械臂直接抓捕目标容易导致非预期碰撞,如果先采用接触式消旋操作降低目标角速度,会大大降低服务卫星抓捕目标的难度。针对空间翻滚非合作目标的接触式消旋控制存在接触动力学模型不确定性的问题,提出了一种基于特征模型的自适应控制方法。首先通过接触式消旋的物理机理分析,建立消旋系统动力学模型;进一步在动力学特性分析基础上构建描述接触碰撞后目标角速度的特征模型,并确定模型参数范围;然后基于该模型设计黄金分割自适应控制律。仿真结果表明,该方法有效克服了消旋过程中接触碰撞模型存在的不确定性,并且消旋速度快且消旋后的残余角速度小。