基于退步法的敏捷航天器姿态控制方法

主要研究敏捷航天器大角度姿态机动问题。首先,以SGCMG(Single Gimbal Control Momentum Gyroscope,单框架控制力矩陀螺)为执行机构,建立了基于四元数的航天器姿态机动数学模型;然后,针对SGCMG的奇异问题,研究了基于力矩输出和回避奇异能力最优的联合操纵律;最后,基于敏捷航天器姿态误差模型和李雅普诺夫稳定理论设计了一种退步控制律。仿真结果表明,该控制方法能够很好地实现大角度机动目标并有效避免了SGCMG的奇异状态,满足姿态机动任务的控制精度和稳定度要求。

航天器敏捷机动控制技术发展及展望

对航天器敏捷控制技术的发展现状进行综述,分析了航天器敏捷机动在路径规划、高敏捷高稳定度控制等方面面临的技术挑战;从航天器输入激励方面给出了不同路径规划对姿态敏捷机动性能的影响及适用范围。分析了单级路径跟踪控制、执行机构精准输出控制、多级复合控制等方法对提升航天器敏捷机动高稳定控制性能的技术途径。航天器敏捷机动控制作为一项系统性技术,需要从结构动力学、控制架构、测量与执行部件研制等多方面开展综合分析与设计。针对航天器敏捷机动控制技术发展需求及所面临的挑战,从智能自主控制架构设计、自主决策与协同规划技术、高性能部件研制技术等方面,给出敏捷航天器控制技术的发展建议。

考虑时间因素的敏捷自主航天器四维姿态运动规划方法研究

为解决敏捷自主航天器在轨灵巧、精确姿态运动问题,针对复杂空间环境与其自身运动特点,提出了基于改进的快速搜索随机树的四维姿态运动规划方法。仿真算例检验了该规划方法的有效性,结果表明它不仅满足敏捷自主航天器在一定约束条件下指定时间到达指定地点的四维运动要求,而且对四维姿态运动离线与在线规划两种模式也具备较强的适应性。

考虑时间状态的敏捷自主在轨服务航天器高维运动规划研究

针对敏捷自主在轨服务航天器自身和所在复杂空间环境等特点,研究其在轨灵巧、精确服务的运动规划问题,提出了以平动、转动和时间为状态的改进的快速搜索随机树高维运动规划方法。仿真算例检验了该规划方法的有效性,结果表明它不仅满足敏捷自主在轨服务航天器在一定约束条件下按照指定时间到达指定地点的高维运动要求,而且对离线与在线规划两种模式也具备较强的适应性。

基于时间状态的敏捷自主在轨服务航天器协同运动规划方法研究

面对未来工业化、军事化太空对空间体系在轨服务的需求,并兼顾敏捷自主在轨服务航天器自身和所在复杂空间环境等特点,对多敏捷自主在轨服务航天器系统的协同运动规划问题进行研究.利用以平动、转动和时间为状态的改进快速搜索随机树运动规划方法,对服务系统中各航天器灵巧、精确的协同运动进行规划.仿真算例检验了该方法的有效性,结果表明它能够满足敏捷服务航天器系统在一定约束条件下按指定时间到达指定地点的协同运动要求,并且面对此类高维运动规划问题具备一定的规划效率.

空间非合作目标燃料最优终端接近策略研究

针对一类姿轨控制系统失效的目标航天器实施空间救援等在轨服务任务。要求追踪航天器跟踪到达指定目标点,对目标航天器进行在轨捕获,建立了目标航天器在空间自由翻滚情况下追踪航天器跟踪目标点的动力学模型,并建立了安全无碰撞的燃料最优终端接近模型。数学仿真表明,当初始条件合适时,燃料最优终端接近轨迹自然满足安全性要求。