近年來,航天事業(yè)飛速發(fā)展,太空探索任務(wù)與日俱增,遺留在太空中的失效航天器等空間碎片對后續(xù)在軌航天器的安全造成威脅�？臻g碎片多為非合作目標(biāo),由于長期處于失控狀態(tài),受太陽光壓、重力梯度及殘余角動量的影響逐漸失穩(wěn),最終呈現(xiàn)自由翻滾狀態(tài),因此需研究空間翻滾目標(biāo)的主動消旋技術(shù),為后續(xù)在軌捕獲任務(wù)提供必要條件�？臻g自由翻滾目標(biāo)大多呈現(xiàn)自旋和章動兩種運動狀態(tài)。首先建立姿態(tài)動力學(xué)模型,進(jìn)而分析兩種狀態(tài)下的目標(biāo)姿態(tài)運動和標(biāo)記點運動規(guī)律。由于空間翻滾目標(biāo)為非合作目標(biāo),消旋機(jī)器人無法精確獲得其姿態(tài)運動信息,因此需進(jìn)行目標(biāo)運動估計預(yù)測。通過建立四元數(shù)形式的姿態(tài)運動方程,進(jìn)一步推導(dǎo)得到系統(tǒng)模型以及與標(biāo)記點有關(guān)的觀測模型。基于三階球面-相徑容積規(guī)則,設(shè)計容積卡爾曼濾波器估計預(yù)測目標(biāo)的姿態(tài)運動情況。在已知目標(biāo)運動狀態(tài)的條件下,采用柔性減速刷進(jìn)行翻滾目標(biāo)的消旋。對于柔性減速刷進(jìn)行動力學(xué)建模和接觸碰撞建模,分析柔性減速刷消旋機(jī)理,在此基礎(chǔ)上提出針對翻滾目標(biāo)的通用消旋策略,并設(shè)計了消旋性能指標(biāo)。采用柔性減速刷對空間翻滾目標(biāo)消旋時,消旋過程中的接觸碰撞產(chǎn)生干擾較大,采用H_∞魯棒最優(yōu)控制器對空間機(jī)器人進(jìn)... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

德國“在軌服務(wù)”任務(wù)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)械臂來捕獲滾轉(zhuǎn)的非合作衛(wèi)星[3]；瑞士太空清理-1項目（CSO-1），如圖 1-2所示，計劃采用圓錐體網(wǎng)來捕獲“瑞士立方體小衛(wèi)星”（SwissCube），現(xiàn)階段已經(jīng)完成捕獲系統(tǒng)的原型樣機(jī)，下一步將研發(fā)工程機(jī)，將在 2018 年后發(fā)射[4]；日本的“空間碎片衛(wèi)星清除器”（SDMR）項目，如圖 1-3 所示，于 2010 年完成電動系繩推進(jìn)的在軌演示實驗，并于 2017 年初進(jìn)行了電動系繩在軌部署實驗，旨在自動調(diào)節(jié)電動系繩的傾角來控制推力，攜帶碎片離軌；歐洲航天局教育辦公室的學(xué)生團(tuán)隊所設(shè)計的新概念空間系繩部署方案—繩系衛(wèi)星系統(tǒng)（TSS）—采用固定線軸技術(shù)，以進(jìn)行廢棄衛(wèi)星的回收，如圖 1-4 所示，目前已完成地面試驗部分。

計劃采用圓錐體網(wǎng)來捕獲“瑞士立方體小衛(wèi)星”（SwissCube），現(xiàn)階段已經(jīng)完成捕獲系統(tǒng)的原型樣機(jī)，下一步將研發(fā)工程機(jī)，將在 2018 年后發(fā)射[4]；日本的“空間碎片衛(wèi)星清除器”（SDMR）項目，如圖 1-3 所示，于 2010 年完成電動系繩推進(jìn)的在軌演示實驗，并于 2017 年初進(jìn)行了電動系繩在軌部署實驗，旨在自動調(diào)節(jié)電動系繩的傾角來控制推力，攜帶碎片離軌；歐洲航天局教育辦公室的學(xué)生團(tuán)隊所設(shè)計的新概念空間系繩部署方案—繩系衛(wèi)星系統(tǒng)（TSS）—采用固定線軸技術(shù)，以進(jìn)行廢棄衛(wèi)星的回收，如圖 1-4 所示，目前已完成地面試驗部分。圖 1-1 德國“在軌服務(wù)”任務(wù) 圖 1-2 瑞士太空清理-1 項目

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空間充氣展開繩網(wǎng)系統(tǒng)捕獲目標(biāo)自抗擾控制研究[J]. 劉昊,魏承,譚春林,劉永健,趙陽.  自動化學(xué)報. 2019(09)
[2]EKF與UKF的目標(biāo)跟蹤算法應(yīng)用與對比[J]. 唐哲,王庭軍,陳志豪.  無線互聯(lián)科技. 2018(08)
[3]國外在軌服務(wù)系統(tǒng)最新發(fā)展(上)[J]. 王雪瑤.  國際太空. 2017(10)
[4]空間翻滾非合作目標(biāo)消旋技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 路勇,劉曉光,周宇,劉崇超.  航空學(xué)報. 2018(01)
[5]粒子濾波算法[J]. 王法勝,魯明羽,趙清杰,袁澤劍.  計算機(jī)學(xué)報. 2014(08)
[6]基于誤差狀態(tài)方程的機(jī)械臂H_∞最優(yōu)控制[J]. 蔡壯,張國良,田琦.  控制工程. 2014(S1)
[7]基于容積卡爾曼濾波的衛(wèi)星姿態(tài)估計[J]. 魏喜慶,宋申民.  宇航學(xué)報. 2013(02)
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[9]迭代容積卡爾曼濾波算法及其應(yīng)用[J]. 穆靜,蔡遠(yuǎn)利.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[10]地基激光空間碎片清除技術(shù)研究[J]. 徐浩東,李小將,李怡勇,董二奎.  裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報. 2011(03)

博士論文
[1]基于ANCF的柔索動力學(xué)建模與自適應(yīng)計算研究[D]. 張越.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]容積卡爾曼濾波算法研究及其在導(dǎo)航中的應(yīng)用[D]. 葛磊.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]基于四元數(shù)非線性濾波的飛行器姿態(tài)確定算法研究[D]. 喬相偉.哈爾濱工程大學(xué) 2011
[4]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模方法與控制策略研究[D]. 王俊國.華中科技大學(xué) 2004

碩士論文
[1]空間非合作目標(biāo)狀態(tài)估計與消旋方案設(shè)計[D]. 邱爽.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]單次任務(wù)中多塊空間碎片主動移除的仿真分析[D]. 周秀華.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心) 2017
[3]空間飛網(wǎng)拖曳動力學(xué)研究[D]. 張瑞雄.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
[4]基于庫侖力的非接觸式目標(biāo)消旋研究[D]. 趙一鳴.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于絕對節(jié)點坐標(biāo)法的柔性梁動力學(xué)建模與分析[D]. 李永亮.西安電子科技大學(xué) 2014
[6]基于容積卡爾曼濾波的單站無源定位跟蹤算法研究[D]. 霍光.解放軍信息工程大學(xué) 2013
[7]基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測控制方法研究[D]. 段向軍.大慶石油學(xué)院 2005



本文編號：2897496