發(fā)布時(shí)間：2020-12-09 02:13

　　隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展,人類的航天活動(dòng)愈發(fā)頻繁。許多空間任務(wù)涉及空間非合作目標(biāo)的抓捕,如:輔助入軌、在軌維修、加注燃料、碎片清除、拖曳離軌等。因此對(duì)空間非合作目標(biāo)實(shí)施安全、可靠的在軌捕獲是空間任務(wù)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一�？臻g非合作目標(biāo)的特點(diǎn)是未安裝有用于服務(wù)航天器捕獲的抓捕裝置,而且無法與外界進(jìn)行通信,同時(shí)在空間中處于自由翻滾的狀態(tài),無法對(duì)自身的姿態(tài)進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。因此,若能在捕獲前精確得到空間非合作目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特征信息、慣性信息以及姿態(tài)信息并且對(duì)非合作目標(biāo)進(jìn)行消旋控制,使其角速度減小,對(duì)后續(xù)的直接抓捕及在軌任務(wù)的操作將十分有利。本論文主要針對(duì)空間非合作目標(biāo)的在軌捕獲任務(wù),考慮目標(biāo)先驗(yàn)信息未知以及在空間中處于自由翻滾的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),開展空間非合作目標(biāo)的慣量特性與姿態(tài)信息估計(jì)及消旋方案研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:詳細(xì)介紹了本文將用到的參考坐標(biāo)系的定義,建立了空間非合作目標(biāo)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程,并分析了兩種典型的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。介紹了狀態(tài)估計(jì)的理論知識(shí),為后續(xù)算法的提出奠定了基礎(chǔ)。針對(duì)空間非合作目標(biāo)的狀態(tài)估計(jì)問題,首先基于微分法得到了目標(biāo)在特征坐標(biāo)系下的角速度的粗估計(jì)值;然后利用這個(gè)結(jié)果來估計(jì)空間非合... 

【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)】：79 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

NASA機(jī)器人在軌燃料加注任務(wù)(RRM)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文第1章 緒論1.1 課題研究的背景及意義人類航天活動(dòng)的飛速發(fā)展，極大地改變了我們的生活。實(shí)際上，許多空間任務(wù)涉及空間非合作目標(biāo)的捕獲[1]，例如：對(duì)未成功進(jìn)入預(yù)定軌道的衛(wèi)星進(jìn)行輔助入軌對(duì)發(fā)生故障的衛(wèi)星進(jìn)行維修、更換故障單元儀器、輔助機(jī)構(gòu)展開(如展開未能正常打開的太陽帆板、天線等)；對(duì)燃料耗盡但其他系統(tǒng)正常工作的衛(wèi)星加注燃料，延長(zhǎng)壽命；由于地球同步軌道是有限的空間資源，十分寶貴，但是已有的衛(wèi)星無論是現(xiàn)役的還是已經(jīng)失效的都依然占有著運(yùn)行軌道，造成資源的浪費(fèi)，利用空間非合作目標(biāo)在軌捕獲技術(shù)，可以將廢棄衛(wèi)星拖曳至墳?zāi)管壍�，�?shí)現(xiàn)資源的最大有效利用[2]一些軍事任務(wù)等。因此，對(duì)空間非合作目標(biāo)安全、可靠地實(shí)施在軌捕獲是空間任務(wù)中最關(guān)鍵的技術(shù)之一[3]。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文同，都是利用角動(dòng)量守恒定理，通過增大系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小其自旋的角速度。其優(yōu)點(diǎn)是可以利用一個(gè)質(zhì)量很小的服務(wù)航天器對(duì)一個(gè)質(zhì)量是其幾千倍的非合作目標(biāo)進(jìn)行消旋。主要的消旋過程為：在納米衛(wèi)星上安裝一根剛度極強(qiáng)的繩，繩上連接一個(gè)質(zhì)量很輕的網(wǎng)狀抓捕機(jī)構(gòu)。在發(fā)現(xiàn)非合作目標(biāo)時(shí)，利用控制裝置將網(wǎng)張開抓捕非合作目標(biāo)，同時(shí)連接抓捕網(wǎng)與衛(wèi)星間的剛性繩將處于拉緊狀態(tài)，這時(shí)將有拉力施加到自旋的非合作目標(biāo)上來減小目標(biāo)的自旋運(yùn)動(dòng)，此拉緊狀態(tài)將持續(xù)到目標(biāo)的自旋角速度減小到一定的范圍內(nèi)。在此過程中也沒有能量的損耗，只是將非合作目標(biāo)的自旋角動(dòng)量轉(zhuǎn)移到抓捕衛(wèi)星上。抓捕示意圖及消旋示意圖如下所示。這種方法在消旋過程中與目標(biāo)為柔性接觸，不會(huì)因?yàn)樗槠D(zhuǎn)速過大而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損壞，且抓捕時(shí)由于柔性機(jī)構(gòu)的特性，對(duì)目標(biāo)形狀和大小的包容性更強(qiáng)。但在消旋過程中需要注意的問題是要避免繩網(wǎng)發(fā)生纏繞。


本文編號(hào)：2906070