【摘要】：自重構(gòu)衛(wèi)星由于其可在軌實現(xiàn)變結(jié)構(gòu)的特點而具有廣泛的應(yīng)用前景,除了設(shè)計衛(wèi)星模塊的結(jié)構(gòu)外,規(guī)劃衛(wèi)星實現(xiàn)構(gòu)型重組的運動路徑也成為應(yīng)用難題。由于自重構(gòu)衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)獨特性決定了其基本運動方式,針對某種自重構(gòu)模塊提出的運動規(guī)劃算法往往具有專一性,難以得到廣泛的應(yīng)用拓展。本文在對國內(nèi)外多種自重構(gòu)機器人的運動特點展開深入研究后,綜合M-Blocks及Miche機器人的等優(yōu)點,提出一種旋轉(zhuǎn)式運動的立方體對稱結(jié)構(gòu)的自重構(gòu)衛(wèi)星,并且以此為研究對象研究了自重構(gòu)衛(wèi)星構(gòu)型表達、重構(gòu)運動規(guī)劃算法等內(nèi)容。衛(wèi)星整體的工作空間與功能實現(xiàn)都與衛(wèi)星的拓撲結(jié)構(gòu)緊密相關(guān),根據(jù)模塊具有的運動自由度,提出基于圖論理論的位置矩陣與連接矩陣結(jié)合的數(shù)學(xué)描述方法表達衛(wèi)星構(gòu)型。利用這兩個矩陣,結(jié)合自重構(gòu)衛(wèi)星的運動規(guī)則,建立基于MATLAB語言的二維及三維模塊單步運動的可運動構(gòu)型庫。并且為保留衛(wèi)星模塊在旋轉(zhuǎn)過程中變換的姿態(tài)信息,本文研究出模塊在旋轉(zhuǎn)運動中的姿態(tài)變換矩陣。在運動規(guī)則基礎(chǔ)上,本文首先設(shè)計出二維平面內(nèi)重構(gòu)運動的集中式規(guī)劃算法,得到數(shù)學(xué)仿真驗證算法的可行性。然后提出針對衛(wèi)星模塊三維運動的集中式分層運動規(guī)劃算法,并將三維運動降維至二維運動,利用二維平面內(nèi)重構(gòu)運動規(guī)劃算法以降低路徑的規(guī)劃難度。考慮到實際任務(wù)中個別功能模塊衛(wèi)星具有指向性約束,結(jié)合模塊運動的姿態(tài)信息,完成對有模塊姿態(tài)約束的衛(wèi)星重構(gòu)運動路徑規(guī)劃。為提高重構(gòu)運動的效率,使衛(wèi)星能夠快速由初始構(gòu)型變構(gòu)至目標構(gòu)型,本文利用自重構(gòu)衛(wèi)星對局部周圍環(huán)境的感知能力和自主決策、獨立運動的特點,提出分布式運動規(guī)劃算法控制多個模塊同時向目標位置運動,并通過仿真驗證規(guī)劃算法的有效性,并與集中式運動規(guī)劃算法進行比較,得到較好的結(jié)果。最后,本文對分布式運動規(guī)劃算法進行改進,并將其應(yīng)用于含有姿態(tài)約束模塊的衛(wèi)星重構(gòu)運動中,控制包括姿態(tài)約束模塊在內(nèi)的多個衛(wèi)星模塊同時向目標構(gòu)型運動,并通過數(shù)學(xué)仿真得到的結(jié)果驗證改進后算法的可行性與高效性。
【圖文】：

等多種類型的控制，并開發(fā)出模擬器通過計算模塊的運動序列模擬多個 M-TR變形運動[9]，，如圖 1-2 所示。清華大學(xué)的劉永進等人提出使用加權(quán)圖方法表示TRAN 機器人組成構(gòu)型。將構(gòu)型中每個模塊看做單個節(jié)點，模塊間連接看做節(jié)邊相連。記錄連接面信息視為加權(quán)圖的權(quán)重區(qū)別相同形狀但不同構(gòu)型的機器人圖 1-3 所示。

等多種類型的控制，并開發(fā)出模擬器通過計算模塊的運動序列模擬多個 M-TR變形運動[9]，如圖 1-2 所示。清華大學(xué)的劉永進等人提出使用加權(quán)圖方法表示TRAN 機器人組成構(gòu)型。將構(gòu)型中每個模塊看做單個節(jié)點，模塊間連接看做節(jié)邊相連。記錄連接面信息視為加權(quán)圖的權(quán)重區(qū)別相同形狀但不同構(gòu)型的機器人圖 1-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V448.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前8條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

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本文編號：2640575