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空间机器人抓捕目标后姿态接管控制 被引量：10
1
作者 王明 黄攀峰 +1 位作者 孟中杰 常海涛 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期3165-3175,共11页
针对姿轨控系统已经失效的目标航天器姿态控制问题,提出一种空间机器人抓捕目标后姿态接管控制方法。该方法首先利用空间机器人抓捕目标航天器,并保持在固定构型形成组合航天器;其次确定参数突变后组合航天器新的惯量主轴、主惯量和控... 针对姿轨控系统已经失效的目标航天器姿态控制问题,提出一种空间机器人抓捕目标后姿态接管控制方法。该方法首先利用空间机器人抓捕目标航天器,并保持在固定构型形成组合航天器;其次确定参数突变后组合航天器新的惯量主轴、主惯量和控制力矩分配矩阵;然后在状态空间建立组合航天器的非线性误差姿态动力学;最后采用-α稳定度设计方法来设计服务航天器的SDRE姿态接管控制器,并通过θ-D求解方法得到SDRE控制器的次最优控制律,实现服务航天器对目标航天器的姿态接管控制。仿真结果表明,相比传统的SDRE控制器设计,基于-α稳定度设计的SDRE控制器能够使得系统闭环极点远离虚轴,θ-D求解方法可以降低计算量,因此具有更好的稳定性和实时性。 展开更多
关键词 航天器 接管控制 姿态控制 空间机器人 目标抓捕 次最优控制
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基于空间机械臂的柔顺抓捕技术研究综述 被引量：8
2
作者 汤奇荣 黎杰 +3 位作者 张凌楷 赵庆岩 李宁 邹怀武 《上海航天》 CSCD 2019年第3期110-118,共9页
空间机械臂是广泛应用于空间探索与实验的重要机电设备,柔顺抓捕技术为其执行主要任务的基础。空间机械臂柔顺抓捕技术主要分为结构设计与控制方法两个方面。首先介绍了目前已成功应用的空间机械臂末端执行器系统,分析了其结构与抓捕原... 空间机械臂是广泛应用于空间探索与实验的重要机电设备,柔顺抓捕技术为其执行主要任务的基础。空间机械臂柔顺抓捕技术主要分为结构设计与控制方法两个方面。首先介绍了目前已成功应用的空间机械臂末端执行器系统,分析了其结构与抓捕原理特点,说明了相应优势与不足,并给出结构优化的合理建议。然后介绍柔顺抓捕的控制方法在空间任务以及部分非空间任务中的成功应用,比较了其特性与优劣,归纳出优化的空间机械臂柔顺抓捕控制策略。本研究期望为空间机械臂柔顺抓捕技术的研究提供思路。 展开更多
关键词 空间机械臂 末端执行器 柔顺控制 目标抓捕
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基于LSTM的空间机器人系统惯性张量在轨辨识 被引量：6
3
作者 初未萌 杨今朝 +1 位作者 邬树楠 吴志刚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期300-309,共10页
在空间机器人抓捕目标的过程中,整个系统的惯性张量会随时间变化且在目标被捕获瞬间发生突变,这会严重影响整体姿态控制的精度。针对以上问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)的系统惯性张量在轨实时辨识方法。首先,对于目标捕获前后的... 在空间机器人抓捕目标的过程中,整个系统的惯性张量会随时间变化且在目标被捕获瞬间发生突变,这会严重影响整体姿态控制的精度。针对以上问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)的系统惯性张量在轨实时辨识方法。首先,对于目标捕获前后的2个阶段,利用拉格朗日方程建立了空间机器人的动力学模型;然后,基于所建空间机器人模型采用域随机化方法生成足量训练数据,并用其对由LSTM网络与多层全连接网络构建的参数辨识网络进行训练;最后,使用训练好的参数辨识网络对系统惯性张量进行辨识。数值仿真结果表明:所提方法能够精确辨识空间机器人抓捕过程中的系统惯性张量,所研究系统的主惯量平均相对辨识误差小于0.001,惯性积的平均相对辨识误差小于0.01。 展开更多
关键词 空间机器人 长短期记忆网络 惯性张量 在轨辨识 目标抓捕
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自由漂浮空间双臂机器人动目标抓捕控制 被引量：5
4
作者 李梁 李剑飞 +1 位作者 张大伟 王宁飞 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期615-623,共9页
针对空间双臂系统捕获移动目标任务,建立了自由漂浮空间双臂机器人系统动力学模型.针对开链追踪过程,利用自适应方法同时实现速度估计和目标追踪的收敛,可保证双臂同时捕获目标,并设计了基于耦合、漂浮模型的反馈控制律;针对闭链对接过... 针对空间双臂系统捕获移动目标任务,建立了自由漂浮空间双臂机器人系统动力学模型.针对开链追踪过程,利用自适应方法同时实现速度估计和目标追踪的收敛,可保证双臂同时捕获目标,并设计了基于耦合、漂浮模型的反馈控制律;针对闭链对接过程,根据运动约束协调规划双臂的运动,并利用反馈线性化法设计了一种自由浮动空间机器人双臂协调阻抗控制方法,使双臂并联系统的阻抗可以独立配置.仿真结果表明,相比纯追踪,该追踪方法捕获时间更短,轨迹更平直,闭链过程中有效降低了内力,保证了对接的平稳. 展开更多
关键词 双臂协调 空间双臂机器人 阻抗控制 目标抓捕
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空间非合作目标多指包络抓捕路径设计 被引量：1
5
作者 万文娅 孙冲 袁建平 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期275-287,共13页
针对现有空间非合作目标抓捕中存在无固定抓捕点以及待抓捕目标存在动态性等问题,提出了一种"主-从"式多指包络抓捕路径设计算法。首先,为了降低多指包络构型设计中的自由度,将多指机构分为一根主手指和其余从手指两类。然后... 针对现有空间非合作目标抓捕中存在无固定抓捕点以及待抓捕目标存在动态性等问题,提出了一种"主-从"式多指包络抓捕路径设计算法。首先,为了降低多指包络构型设计中的自由度,将多指机构分为一根主手指和其余从手指两类。然后,为了实现对具有动态性的空间非合作目标的抓捕,采用误差跟踪控制方法使主手指的基关节与包络点之间的运动保持同步。接着,引入单向距离的概念衡量主手指构型和包络边相似度,并利用快速搜索随机树算法寻找使得单向距离最小的主手指关节角取值。进一步,根据多指机构的结构模型,确定其余从手指的构型。最后,根据包络条件选择能够约束住空间非合作目标运动的有效包络构型。通过对可以简化为扁平型的空间非合作目标和一般性三维空间非合作目标这两类目标的包络抓捕仿真可以得出,所设计的算法可适用于一般性空间非合作目标的包络抓捕,同时计算复杂度也大大降低。 展开更多
关键词 非合作目标抓捕 “主-从”式多指包络算法 运动同步 单向距离 结构模型
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基于干扰观测器的航天器编队抓捕控制方法
6
作者 王小龙 孙冲 +2 位作者 方群 李琪 宋硕 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1012-1021,共10页
在存在复合干扰的情况下,针对近距离低速翻滚空间非合作目标抓捕问题,提出了一种基于干扰观测器的多航天器协同避碰控制方法。建立了姿轨耦合的相对运动模型。利用干扰观测器对抓捕过程中的复合干扰进行估计并在控制律的设计中进行抵消... 在存在复合干扰的情况下,针对近距离低速翻滚空间非合作目标抓捕问题,提出了一种基于干扰观测器的多航天器协同避碰控制方法。建立了姿轨耦合的相对运动模型。利用干扰观测器对抓捕过程中的复合干扰进行估计并在控制律的设计中进行抵消。同时利用超二次曲面来描述空间非合作目标和抓捕航天器的外形,建立复合人工势场,并设计了具有避碰功能的鲁棒控制律。通过Lyapunov理论证明了该方法能够确保系统的闭环稳定性,并分析了系统的避碰性能。数值仿真结果验证了所提控制方案的有效性。 展开更多
关键词 航天器编队 干扰观测器 协同避碰控制 非合作目标抓捕
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仿生抗冲击Stewart隔振平台的动力学与控制 被引量：2
7
作者 彭远生 代洪华 +1 位作者 张皓 岳晓奎 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期258-266,共9页
空间非合作目标柔顺抓捕过程中伴随有碰撞、强冲击等问题,因此必须设计具有高效隔振性能的隔振系统。设计了基于仿生抗冲击结构的Stewart隔振平台,通过隔振平台的仿生抗冲击特性实现抓捕过程中服务航天器的隔振保护。隔振平台的理论动... 空间非合作目标柔顺抓捕过程中伴随有碰撞、强冲击等问题,因此必须设计具有高效隔振性能的隔振系统。设计了基于仿生抗冲击结构的Stewart隔振平台,通过隔振平台的仿生抗冲击特性实现抓捕过程中服务航天器的隔振保护。隔振平台的理论动力学建模以拉格朗日动力学方程为基础,借助ADAMS软件验证了理论建模的正确性。仿真对比发现,设计的隔振平台的被动隔振性能优于基于线性弹簧阻尼隔振器的Stewart隔振平台。进一步研究了隔振平台参数对隔振性能的影响。采用反馈线性化的控制方法对隔振平台进行主动隔振控制,克服了被动隔振的速度漂移问题。研究表明设计的新型隔振平台具有优良的隔振性能,为非合作目标柔顺抓捕中的隔振系统选择提供了有效参考。 展开更多
关键词 仿生抗冲击结构 非合作目标柔顺抓捕 主被动隔振 STEWART平台 动力学 ADAMS 仿真 反馈线性化
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