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The Fuzzy Neural Network Control Scheme With H∞ Tracking Characteristic of Space Robot System With Dual-arm After Capturing a Spin Spacecraft
1
作者 Jing Cheng Li Chen 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2020年第5期1417-1424,共8页
In this paper,the dynamic evolution for a dualarm space robot capturing a spacecraft is studied,the impact effect and the coordinated stabilization control problem for postimpact closed chain system are discussed.At f... In this paper,the dynamic evolution for a dualarm space robot capturing a spacecraft is studied,the impact effect and the coordinated stabilization control problem for postimpact closed chain system are discussed.At first,the pre-impact dynamic equations of open chain dual-arm space robot are established by Lagrangian approach,and the dynamic equations of a spacecraft are obtained by Newton-Euler method.Based on the results,with the process of integral and simplify,the response of the dual-arm space robot impacted by the spacecraft is analyzed by momentum conservation law and force transfer law.The closed chain system is formed in the post-impact phase.Closed chain constraint equations are obtained by the constraints of closed-loop geometry and kinematics.With the closed chain constraint equations,the composite system dynamic equations are derived.Secondly,the recurrent fuzzy neural network control scheme is designed for calm motion of unstable closed chain system with uncertain system parameter.In order to overcome the effects of uncertain system inertial parameters,the recurrent fuzzy neural network is used to approximate the unknown part,the control method with H∞tracking characteristic.According to the Lyapunov theory,the global stability is demonstrated.Meanwhile,the weighted minimum-norm theory is introduced to distribute torques guarantee that cooperative operation between manipulators.At last,numerical examples simulate the response of the collision,and the efficiency of the control scheme is verified by the simulation results. 展开更多
关键词 capturing operation calm motion control closed chain system dual-arm space robot recurrent fuzzy neural network H∞tracking characteristic
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空间站舱段或目标航天器自主捕获及转位方案
2
作者 牛嘉祥 胡玉茜 +2 位作者 吴志红 周波 余晟 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2023年第5期49-55,共7页
在空间站的建造和使用过程中,需要应用机械臂对不同舱段或目标航天器进行多次自主捕获及转位操作。文章提出应用机械臂实现空间站舱段或目标航天器自主捕获及转位的方案。其中:信息流方案中明确信息系统的构建方案,着重说明各类型数据... 在空间站的建造和使用过程中,需要应用机械臂对不同舱段或目标航天器进行多次自主捕获及转位操作。文章提出应用机械臂实现空间站舱段或目标航天器自主捕获及转位的方案。其中:信息流方案中明确信息系统的构建方案,着重说明各类型数据的传输路径及方式;操控方案明确空间站舱段或目标航天器自主捕获及转位的整体操控方法,着重说明具有良好复用性并可自主执行的模块化设计过程。通过地面测试验证及在轨空间站机械臂转位货运飞船试验,对信息流方案和操控方案进行验证。结果表明:应用机械臂的空间站舱段或目标航天器自主捕获及转位方案设计正确,能够实现高实时性、自主控制、可复用的空间站舱段或目标航天器自主捕获及转位,可为后续空间站的建造及机械臂的使用打下很好的基础。 展开更多
关键词 空间站舱段 目标航天器 机械臂 捕获及转位
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用弹性绳系系统进行空间捕捉的最优控制 被引量:10
3
作者 陈辉 文浩 +1 位作者 金栋平 胡海岩 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期550-555,612,共7页
研究如何从空间平台上释放绳系捕捉系统与被捕捉负载相交会,给出了交会机动可行点的求解过程。计入系绳弹性,采用高斯伪谱算法计算交会机动涉及的非线性最优控制问题。结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和捕捉系统上的... 研究如何从空间平台上释放绳系捕捉系统与被捕捉负载相交会,给出了交会机动可行点的求解过程。计入系绳弹性,采用高斯伪谱算法计算交会机动涉及的非线性最优控制问题。结果表明,在满足相关约束的条件下,通过调节系绳张力和捕捉系统上的推进力即可实现精确的交会控制。 展开更多
关键词 弹性系绳 捕捉 交会机动 最优控制
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航天器抓捕后复合体系统稳定的协调控制研究 被引量:16
4
作者 刘厚德 梁斌 +2 位作者 李成 徐文福 史也 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期920-929,共10页
针对航天器抓捕后由于系统质量特性和动量的改变而导致复合体系统失稳的问题,提出了两种基于角动量守恒的协调控制方法:关节阻尼控制和关节函数参数化协调控制。这两种方法通过对各关节和飞轮的速度进行协调规划和控制,实现对系统角动... 针对航天器抓捕后由于系统质量特性和动量的改变而导致复合体系统失稳的问题,提出了两种基于角动量守恒的协调控制方法:关节阻尼控制和关节函数参数化协调控制。这两种方法通过对各关节和飞轮的速度进行协调规划和控制,实现对系统角动量的管理和重分配,在实现对目标进行停靠的同时,保证了基座的稳定性。两种方法各有优缺点,其中,关节函数参数化在实现系统稳定的同时还可使机械臂处于期望的臂型,以方便开展在轨维修等服务操作。所提出的方法将实际飞轮作为动量交换装置,具有很好的工程可实现性。仿真结果验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 自旋航天器 复合体系统 协调控制 角动量管理
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一种基于位置阻抗的机械臂抓捕飞行器控制方法 被引量:3
5
作者 潘冬 李大明 +3 位作者 胡成威 刘宾 张大伟 梁常春 《载人航天》 CSCD 北大核心 2018年第3期308-312,共5页
针对机械臂抓捕飞行器过程碰撞冲击大或发生大构型变化易碰撞问题,提出并实现了一种基于位置闭环的阻抗控制方法,通过对机械臂末端等效刚度控制实现机械臂抓捕目标过程的柔顺控制,基于建立的系统全数字仿真模型对控制效果进行了仿真验证... 针对机械臂抓捕飞行器过程碰撞冲击大或发生大构型变化易碰撞问题,提出并实现了一种基于位置闭环的阻抗控制方法,通过对机械臂末端等效刚度控制实现机械臂抓捕目标过程的柔顺控制,基于建立的系统全数字仿真模型对控制效果进行了仿真验证,结果表明阻抗控制软抓捕与位置保持硬抓捕相比,可大幅减小机械臂抓捕目标过程末端与目标间的碰撞冲击力,并且能控制机械臂构型在抓捕中不产生过大变化从而避免碰撞。 展开更多
关键词 机械臂 悬停飞行器 抓捕 阻抗控制
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国外航天器在轨捕获技术综述 被引量:25
6
作者 李新刚 裴胜伟 《航天器工程》 2013年第1期113-119,共7页
论述了国外延寿飞行器设计方案中采用的各种在轨捕获技术,典型捕获机构包括伸缩杆、机械臂、飞网或飞爪等,比较分析了技术复杂性、成本、工程可实现性等问题,最后建议采用通用性好的空间机械臂作为在轨捕获机构,以充分满足在轨延寿、离... 论述了国外延寿飞行器设计方案中采用的各种在轨捕获技术,典型捕获机构包括伸缩杆、机械臂、飞网或飞爪等,比较分析了技术复杂性、成本、工程可实现性等问题,最后建议采用通用性好的空间机械臂作为在轨捕获机构,以充分满足在轨延寿、离轨和在轨维修等任务需求。 展开更多
关键词 航天器 机械臂 捕获 地球同步轨道
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基于刚柔耦合的新型航天飞行器舱门锁紧机构捕获域研究 被引量:4
7
作者 王悦 刘宏 +1 位作者 彭波 佟瑞庭 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期907-914,共8页
针对新型航天飞行器舱门单侧展收机构故障的工况,基于刚柔耦合技术,研究了舱门中心锁紧机构捕获域的变化情况。建立了舱门主体结构模型,将舱门内外蒙皮、内埋框和大梁设置为柔体,研究了大梁间距以及大梁数目对中心锁紧机构捕获域的影响... 针对新型航天飞行器舱门单侧展收机构故障的工况,基于刚柔耦合技术,研究了舱门中心锁紧机构捕获域的变化情况。建立了舱门主体结构模型,将舱门内外蒙皮、内埋框和大梁设置为柔体,研究了大梁间距以及大梁数目对中心锁紧机构捕获域的影响,并针对不同大梁数目情况下的大梁间距进行了优化设计。此外,考虑空间高低温环境,研究了极限温度下热变形对舱门中心锁紧机构捕获域的影响。结果表明:舱门单侧展收机构故障时,大梁间距对舱门中心锁捕获域有一定的影响,捕获域随大梁数目的增大而减小,但其影响有限。原有3根大梁的设计,大梁间距的最优值为1.163 m,对应捕获域增大3.505 mm;大梁数目为2根时,大梁间距最优值为2.326 m,捕获域增大3.556 mm,而大梁数目为5根时,大梁间距最优值为0.581 5 m,捕获域增大3.394 mm。因此,在满足捕获域要求的前提下,可采用2根大梁。与常温环境相比,高温环境捕获域增大,不利于舱门闭合,而低温环境更有利于舱门闭合。 展开更多
关键词 舱门 锁紧机构 捕获域 刚柔耦合 优化设计
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转速和控制力矩受限下模型独立的航天器拟欧拉姿态机动 被引量:2
8
作者 曹喜滨 王峰 张世杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期1413-1418,共6页
刚性航天器的初始姿态捕获,要求在敏感器和执行机构物理限制范围内,尽快从任意初始状态机动到角速度要求为零的指定状态.根据递阶饱和控制逻辑,设计了一种适用于转速和控制力矩均受限的模型独立的非线性反馈控制规律.给出了该拟欧拉轴... 刚性航天器的初始姿态捕获,要求在敏感器和执行机构物理限制范围内,尽快从任意初始状态机动到角速度要求为零的指定状态.根据递阶饱和控制逻辑,设计了一种适用于转速和控制力矩均受限的模型独立的非线性反馈控制规律.给出了该拟欧拉轴旋转控制算法的数学仿真,仿真结果表明该算法有效可靠. 展开更多
关键词 航天器 姿态捕获 递阶饱和 模型独立 拟欧拉轴
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一种模型独立的拟欧拉轴航天器大角度姿态机动 被引量:2
9
作者 张世杰 王峰 曹喜滨 《航天控制》 CSCD 北大核心 2004年第5期26-31,共6页
刚性航天器初始姿态捕获 ,要求从任意初始状态机动到角速度要求为零的指定状态。本文基于姿态偏差四元数和瞬时旋转轴偏离欧拉轴程度信息反馈 ,设计了一种拟欧拉轴旋转姿态捕获控制规律。对于刚体的任意初始状态 ,角速度可能不平行于欧... 刚性航天器初始姿态捕获 ,要求从任意初始状态机动到角速度要求为零的指定状态。本文基于姿态偏差四元数和瞬时旋转轴偏离欧拉轴程度信息反馈 ,设计了一种拟欧拉轴旋转姿态捕获控制规律。对于刚体的任意初始状态 ,角速度可能不平行于欧拉轴。为减少瞬时旋转轴的偏移程度 ,将初始角速度分解为平行和垂直欧拉轴的两个分量 ,控制器在初始阶段尽快消除垂直角速度分量 ,随后进行拟欧拉旋转机动。 展开更多
关键词 航天器 姿态捕获 大角度机动 模型独立 拟欧拉轴
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太阳帆航天器行星分段捕获控制方法研究 被引量:3
10
作者 史晓宁 荣思远 白瑜亮 《上海航天》 2016年第2期87-93,共7页
为使太阳帆航天器行星捕获终端轨道要素同时满足目标工作轨道的要求,提出了一种分段捕获策略及相应的联合解析最优控制律。将整个捕获过程分为平面内、外轨道捕获两个阶段,给出了分段捕获控制策略,以降低轨道要素的耦合,并给出了分阶段... 为使太阳帆航天器行星捕获终端轨道要素同时满足目标工作轨道的要求,提出了一种分段捕获策略及相应的联合解析最优控制律。将整个捕获过程分为平面内、外轨道捕获两个阶段,给出了分段捕获控制策略,以降低轨道要素的耦合,并给出了分阶段对各轨道要素进行联合控制的解析最优控制律。对水星探测任务进行了仿真分析,结果表明:用提出的太阳帆航天器行星分段捕获控制方法可得到满足目标工作轨道要求的捕获段转移轨道,同时解析控制律可实时根据当前的状态解算控制角,并对各轨道要素进行联合控制,适于未来的太阳帆航天器在轨自主控制系统。 展开更多
关键词 太阳帆航天器 行星捕获 轨道设计 分段控制策略 解析法 联合控制 最优控制律 轨道要素耦合
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航天器测控通道抗干扰通用化测试系统设计 被引量:2
11
作者 方凯 王希 +2 位作者 闫金栋 于澎 胡帆 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2021年第1期115-123,共9页
在直接序列扩频(简称直扩)体制抗干扰测试中,传统的抗干扰测试系统通常只涵盖了同频异码多址干扰与同频单载波干扰2种干扰信号,无法充分验证航天器测控通道的抗干扰能力。为此,文章提出一种适用于直扩体制的抗干扰通用化测试系统设计,... 在直接序列扩频(简称直扩)体制抗干扰测试中,传统的抗干扰测试系统通常只涵盖了同频异码多址干扰与同频单载波干扰2种干扰信号,无法充分验证航天器测控通道的抗干扰能力。为此,文章提出一种适用于直扩体制的抗干扰通用化测试系统设计,将干扰信号的种类扩充至8种。同时,利用虚拟仪器与远程技术,实现对地面测试设备的集中式管理、程控与实时监视的功能,具备良好的人机交互能力。测试结果表明:抗干扰通用化测试系统具备干扰信号种类全面、通用性强的特点,能够提高测试效率,可应用于后续航天器测控通道抗干扰性能试验。 展开更多
关键词 航天器测控通道 直扩体制 抗干扰测试 捕获时间 捕获概率
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Area-oriented coordinated trajectory planning of dual-arm space robot for capturing a tumbling target 被引量:10
12
作者 Wenfu XU Lei YAN +1 位作者 Zhonghua HU Bin LIANG 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第9期2151-2163,共13页
The growing amount of space debris poses a threat to operational spacecraft and the long-term sustainability of activities in outer space. According to the orbital mechanics, an uncontrolled space object will be tumbl... The growing amount of space debris poses a threat to operational spacecraft and the long-term sustainability of activities in outer space. According to the orbital mechanics, an uncontrolled space object will be tumbling, bringing great challenge to capture and remove it. In this paper, a dual-arm coordinated ‘‘Area-Oriented Capture'(AOC) method is proposed to capture a non-cooperative tumbling target. Firstly, the motion equation of the tumbling target is established, based on which, the dynamic properties are analyzed. Then, the ‘‘Area-Oriented Capture'concept is presented to deal with the problem of large pose(position and attitude) deviation and tumbling motion. An area rather than fixed points/devices is taken as the object to be tracked and captured. As long as the manipulators’ end-effectors move to a specified range of the objective areas(not fixed points on the target, but areas), the target satellite will be hugged by the two arms.At last, the proposed method and the traditional method(i.e. fixed-point oriented capture method)are compared and analyzed through simulation. The results show that the proposed method has larger pose tolerance and takes shorter time for capturing a tumbling target. 展开更多
关键词 Area-oriented capture dual-arm coordination SPACE DEBRIS removal SPACE robot TUMBLING TARGET capturing
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捕获目标卫星后组合体航天器模糊神经网络滑模控制 被引量:3
13
作者 梁捷 秦开宇 陈力 《动力学与控制学报》 2018年第2期180-192,共13页
探讨了漂浮基空间机械臂系统在轨捕获参数未知目标卫星后组合体航天器的镇定控制问题.首先在耦合空间机械臂系统捕获目标卫星操作过程动量、冲量的传递的基础上,建立了适用于漂浮基空间机械臂系统在轨捕获漂浮卫星控制系统设计的组合体... 探讨了漂浮基空间机械臂系统在轨捕获参数未知目标卫星后组合体航天器的镇定控制问题.首先在耦合空间机械臂系统捕获目标卫星操作过程动量、冲量的传递的基础上,建立了适用于漂浮基空间机械臂系统在轨捕获漂浮卫星控制系统设计的组合体航天器数学模型.利用该模型,设计了一种基于模糊高斯基神经网络的非奇异Terminal滑模控制算法.提出的控制算法不仅不要求系统动力学方程关于惯性参数呈线性函数关系,而且也不需要预知系统惯性参数;由于利用神经网络的自学习能力修正模糊控制的控制规则和隶属函数,这样在系统参数识别中,模糊神经网络可减少模糊规则数,更适应于空间机械臂系统在轨捕获的实际应用.最后通过仿真试验对比结果验证了所提出的控制算法的有效性. 展开更多
关键词 组合体航天器 捕获目标卫星 碰撞动力学建模 模糊神经网络 非奇异Terminal滑模控制 空间机械臂
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空间机器人捕获航天器操作的避撞柔顺无源神经网络H∞控制 被引量:7
14
作者 艾海平 陈力 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期717-726,共10页
研究了空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击破坏的避撞柔顺控制问题。为此在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺机构--旋转型串联弹性执行器(RSEA),可通过其内置弹簧的变形来吸收捕获过程目标航天器对空间机器人关节产... 研究了空间机器人在轨捕获非合作航天器过程避免关节受冲击破坏的避撞柔顺控制问题。为此在关节电机与机械臂之间配置了一种柔顺机构--旋转型串联弹性执行器(RSEA),可通过其内置弹簧的变形来吸收捕获过程目标航天器对空间机器人关节产生的冲击能量;结合所设计的开、关机控制策略可保证关节冲击力矩受限在安全范围内。首先利用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法分别获得了捕获前空间机器人及目标航天器的分体系统动力学模型;之后,结合冲量定理、系统运动几何关系及力的传递规律,建立了捕获后两者形成混合体系统的动力学模型,并计算了碰撞过程的冲击力矩;最后,基于无源性理论提出了一种神经网络鲁棒H∞避撞柔顺控制策略以实现失稳混合体的镇定控制。数值仿真结果表明,配置柔顺空间机器人在捕获碰撞阶段最大可减小61.9%的关节冲击力矩,最小也可减小47.8%;而在镇定运动阶段,各关节冲击力矩均受限在安全范围内,实现了对关节有效地保护。 展开更多
关键词 柔顺机构 空间机器人 捕获航天器操作 无源性理论 避撞柔顺控制 神经网络鲁棒H∞控制
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航天器装配定位机构的设计与实现 被引量:1
15
作者 吕景辉 刘玉刚 《航天器环境工程》 2012年第4期464-467,共4页
航天器装配定位机构是重要的技术改造项目之一,用于舱段精密对接与分解,其通过与空间定位系统、自动起吊装置的配合,实现舱段对接与分解过程的量化识别与自动控制。该机构主要设计有质心捕获、自动调平和旋转等功能,为舱段对接与分解提... 航天器装配定位机构是重要的技术改造项目之一,用于舱段精密对接与分解,其通过与空间定位系统、自动起吊装置的配合,实现舱段对接与分解过程的量化识别与自动控制。该机构主要设计有质心捕获、自动调平和旋转等功能,为舱段对接与分解提供基础支撑平台、航天器空间姿态调整和相关数据支持。文章阐述了航天器装配定位机构原理,并对其主要功能的实现方法进行了设计。 展开更多
关键词 航天器装配定位 质心捕获 自动调平 质量控制
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Detumbling strategy based on friction control of dual-arm space robot for capturing tumbling target 被引量:12
16
作者 Gang CHEN Yuqi WANG +3 位作者 Yifan WANG Ji LIANG Long ZHANG Guangtang PAN 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期1093-1106,共14页
The rotational motion of a tumbling target brings great challenges to space robot on successfully capturing the tumbling target.Therefore,it is necessary to reduce the target's rotation to a rate at which capture ... The rotational motion of a tumbling target brings great challenges to space robot on successfully capturing the tumbling target.Therefore,it is necessary to reduce the target's rotation to a rate at which capture can be accomplished by the space robot.In this paper,a detumbling strategy based on friction control of dual-arm space robot for capturing tumbling target is proposed.This strategy can reduce the target's rotational velocity while maintaining base attitude stability through the establishment of the rotation attenuation controller and base attitude adjustment controller.The rotation attenuation controller adopts the multi-space hybrid impedance control method to control the friction precisely.The base attitude adjustment controller applies the dual-arm extended Jacobian matrix to stabilize the base attitude.The main contributions of this paper are as follows:(1)The compliant control method is adopted to achieve a precise friction control,which can reduce the target angular velocity steadily;(2)The dual-arm extended Jacobian matrix is applied to stabilize the base attitude without affecting the target capture task;(3)The detumbling strategy of dualarm space robot is designed considering base attitude stabilization,realizing coordinated planning of the base attitude and the arms.The strategy is verified by a dual-arm space robot with two 7-DOF(degrees of freedom)arms.Simulation results show that,target with a rotation velocity of 20(°)/s can be effectively controlled to stop within 30 s,and the final deflection of the base attitude is less than 0.15°without affecting the target capture task,verifying the correctness and effectiveness of the strategy.Except to the tumbling target capture task,the control strategy can also be applied to other typical on-orbit operation tasks such as space debris removal and spacecraft maintenance. 展开更多
关键词 Detumbling strategy dual-arm space robot Free-floating base Friction control Tumbling target capturing
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C频段雷达黑障区捕获跟踪新型返回舱策略研究 被引量:2
17
作者 史军飞 刘亚涛 黄宇 《测控技术》 2022年第3期62-67,共6页
为阐明黑障区全过程返回式航天器雷达反射回波信号传输规律,缩短C频段雷达黑障区重捕目标的时间,基于等离子体鞘套影响电磁波传输理论,详细分析了等离子体碰撞频率等物理参数变化对电磁波传输的影响,得出了黑障区不同海拔高度的等离子... 为阐明黑障区全过程返回式航天器雷达反射回波信号传输规律,缩短C频段雷达黑障区重捕目标的时间,基于等离子体鞘套影响电磁波传输理论,详细分析了等离子体碰撞频率等物理参数变化对电磁波传输的影响,得出了黑障区不同海拔高度的等离子体鞘套对电磁波造成何种影响的结论。通过实测数据分析,证实了结论的正确性。依据该结论,综合考虑黑障区高度、目标速度、RCS、测站位置等因素,制定了C频段相控阵雷达黑障区捕获跟踪新型返回舱策略。经实际飞行试验验证,捕获跟踪策略逻辑清楚,有效可行,可为返回式航天器黑障区外弹道测量提供借鉴。 展开更多
关键词 返回式航天器 黑障区 C频段雷达 捕获跟踪策略
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空间机器人双臂捕获航天器操作的无源自抗扰避撞从顺控制 被引量:2
18
作者 艾海平 陈力 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期584-594,共11页
针对空间机器人双臂捕获非合作航天器过程中避免关节受冲击破坏的避撞从顺控制问题,在机械臂与关节电机之间设计了一种由旋转型串联弹性执行器(RSEA)构成的弹簧缓冲装置.通过缓冲弹簧变形来吸收捕获碰撞阶段产生的冲击能量,并采用合理... 针对空间机器人双臂捕获非合作航天器过程中避免关节受冲击破坏的避撞从顺控制问题,在机械臂与关节电机之间设计了一种由旋转型串联弹性执行器(RSEA)构成的弹簧缓冲装置.通过缓冲弹簧变形来吸收捕获碰撞阶段产生的冲击能量,并采用合理的避撞从顺控制策略,保证镇定运动阶段关节受到的冲击力矩限制在安全范围内.应用拉格朗日方法及牛顿-欧拉法,分别建立捕获前双臂空间机器人开环系统及航天器系统动力学模型;结合冲量定理、闭链系统位置及运动学关系,得到捕获操作后两者所构成闭链混合体系统的动力学模型.为实现失稳混合体系统的镇定,提出了一种基于无源性理论的自抗扰避撞从顺控制方案.此外,运用最小权值范数法对机械臂各关节力矩进行分配,保证了各臂协调操作.通过数值模拟,验证了缓冲装置的抗冲击性能及控制策略的有效性. 展开更多
关键词 弹簧缓冲装置 空间机器人 双臂捕获航天器 避撞从顺控制 无源性理论 自抗扰控制
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空间机器人双臂捕获航天器操作的力/位置控制 被引量:3
19
作者 艾海平 陈力 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期1847-1853,共7页
针对漂浮基空间机器人双臂夹持捕获航天器过程的冲击效应及其后镇定运动的力/位置控制问题,本文提出了一种基于无源性理论的模糊控制方案。依据多刚体系统动力学理论,获得了捕获前双臂空间机器人及目标航天器的动力学模型;应用系统动量... 针对漂浮基空间机器人双臂夹持捕获航天器过程的冲击效应及其后镇定运动的力/位置控制问题,本文提出了一种基于无源性理论的模糊控制方案。依据多刚体系统动力学理论,获得了捕获前双臂空间机器人及目标航天器的动力学模型;应用系统动量守恒关系,捕获后闭链系统运动几何关系及力的传递规律,分析了捕获接触、碰撞过程对闭链系统产生的冲击效应,并进而建立了捕获操作完成后两者形成的闭链混合体系统动力学方程。以此为基础,针对非合作航天器带来的系统建模误差及扰动,基于无源性理论并结合速度观测器,设计了捕获操作后闭链混合体系统夹持操作的镇定运动力/位置模糊滑模控制方案。结果表明:提出的方案无需实际测量相关速度信号,并具有基于无源性理论所设计控制方案本身秉承的良好动态特性及较强的鲁棒性;可以有效抵御捕获操作引起的较强冲击效应对控制系统的干扰,快速实现闭链混合体系统的运动镇定。系统数值模拟仿真结果验证了所提控制方案的正确性。 展开更多
关键词 漂浮基空间机器人 双臂夹持捕获航天器 闭链混合体系统 无源性理论 冲击效应 速度观测器 力/位置模糊滑模控制 镇定运动
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基于立体视觉的空间非合作航天器相对位姿自主测量 被引量:10
20
作者 杨宁 申景诗 +2 位作者 张建德 贾蕴 王桢 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1331-1339,共9页
本文提出一种基于立体视觉的空间非合作航天器相对位姿自主测量方法,用以解决在轨捕获中非合作航天器的相对位姿测量问题。该方法以航天器本体和星箭对接环作为识别特征,识别过程无需人员参与;同时,提出一种基于空间几何约束的特征匹配... 本文提出一种基于立体视觉的空间非合作航天器相对位姿自主测量方法,用以解决在轨捕获中非合作航天器的相对位姿测量问题。该方法以航天器本体和星箭对接环作为识别特征,识别过程无需人员参与;同时,提出一种基于空间几何约束的特征匹配方法,运用空间几何约束引导匹配,在完成匹配的同时可直接获取特征的三维信息,实现特征匹配与重构的一体化;最后,利用空间向量对非合作航天器的相对位姿参数进行解算,充分利用冗余信息,以提高解算精度。实验结果表明,在航天器本体尺寸为280mm、相对距离为2m的条件下,本文方法的姿态测量误差小于1.5°,位置测量误差小于4mm,能够满足空间非合作航天器在轨捕获的相对位姿测量要求。 展开更多
关键词 在轨捕获 位姿测量 非合作航天器 空间几何约束
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