發(fā)布時(shí)間：2021-06-24 03:38

　　由于空間航天任務(wù)的不同需求,傳統(tǒng)航天器逐漸向空間機(jī)器人方向發(fā)展,面對(duì)新型的任務(wù)需求,比如在軌維修、空間垃圾清理、燃料添加等,無(wú)論是哪種空間任務(wù)首先都需要服務(wù)航天逼近被服務(wù)航天器再進(jìn)行下一步操作,所以自主�？渴窃谲壏⻊�(wù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以航天器在軌服務(wù)與維護(hù)仿真技術(shù)為研究背景,主要針對(duì)近距離下航天器自主�？恐茖�(dǎo)與控制技術(shù)進(jìn)行研究,包括相對(duì)運(yùn)動(dòng)的服務(wù)航天器與目標(biāo)航天器相對(duì)軌道和姿態(tài)滑�？刂品椒�。首先簡(jiǎn)要介紹了在軌服務(wù)自主�？考夹g(shù)的發(fā)展歷程和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,接著介紹了描述航天器相對(duì)運(yùn)動(dòng)的CW方程并推導(dǎo)了航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、動(dòng)力學(xué)方程以及姿態(tài)和軌道同步運(yùn)動(dòng)的六自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)等方程。然后在航天器自主接近段基于航天器在圓形軌道上的運(yùn)行模型,考慮到測(cè)距傳感器在遠(yuǎn)距離情況下測(cè)量會(huì)受限,設(shè)計(jì)了狀態(tài)觀測(cè)器來(lái)確定空間兩航天器的相對(duì)狀態(tài)信息,同時(shí)進(jìn)一步地為減弱觀測(cè)器的抖振,用飽和函數(shù)代替觀測(cè)矩陣,并基于線性二次最優(yōu)理論設(shè)計(jì)了相對(duì)位置滑�？刂坡�。其次,針對(duì)航天器在最終接近段階段的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,考慮到外界不確定干擾力矩的情況,將系統(tǒng)模型分解為線性項(xiàng)和非線性項(xiàng),用模型參考自適應(yīng)方法追蹤非線性項(xiàng),設(shè)計(jì)了滑模切換函數(shù)... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

在軌服務(wù)自主�？咳蝿�(wù)示意圖

中北大學(xué)學(xué)位論文3天器逼近。在這一階段航天器之間的距離遠(yuǎn)超過(guò)安全距離，所以在接近過(guò)程中只涉及到軌道機(jī)動(dòng)控制，沒(méi)有相對(duì)姿態(tài)控制。當(dāng)追蹤航天器到達(dá)特定的相對(duì)安全距離時(shí)就停止軌道機(jī)動(dòng)，這時(shí)兩航天器的相對(duì)距離很近，同時(shí)保持在安全距離范圍內(nèi)。最終�？慷危鹤粉櫤教炱鲝陌踩嚯x開始逼近追蹤航天器，在這個(gè)過(guò)程中不光有相對(duì)位置的控制，同時(shí)也包括相對(duì)姿態(tài)的控制，最終實(shí)現(xiàn)兩航天器相對(duì)位置和速度以及姿態(tài)滿足針對(duì)任務(wù)操作的�？�。圖1-2在軌服務(wù)航天器自主�？窟^(guò)程圖Fig1-2Autonomousdockingprocessofanorbitingservicespacecraft在追蹤航天器向目標(biāo)航天器�？窟^(guò)程中，兩個(gè)航天器絕對(duì)不能發(fā)生除任務(wù)要求外的碰撞，這是最基礎(chǔ)且最根本的條件。另外，在自主�？窟^(guò)程中要用到導(dǎo)航技術(shù)，通常情況下所提到的導(dǎo)航技術(shù)是指對(duì)航天器在某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度、瞬時(shí)姿態(tài)以及方向等參數(shù)的解算程。以上獲得的參數(shù)絕對(duì)參數(shù)，故也可以認(rèn)為是絕對(duì)導(dǎo)航。與通常常用的導(dǎo)航不同,相對(duì)導(dǎo)航求解的參數(shù)是在軌運(yùn)行的兩航天器之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。自主�？窟^(guò)程中采用的是相對(duì)導(dǎo)航技術(shù)，主要確定參與任務(wù)的兩航天器之間的相對(duì)參數(shù)，包括相對(duì)軌道參數(shù)和相對(duì)姿態(tài)參數(shù)。

中北大學(xué)學(xué)位論文102.2.2軌道坐標(biāo)系定義參考坐標(biāo)系o-xyz，該坐標(biāo)系用來(lái)描述航天器的在空間中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，航天器的質(zhì)心作為軌道坐標(biāo)系的原點(diǎn)，x,y,z三軸的定義在滿足右手坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上定義較為靈活，常用的三種軌道坐標(biāo)系定義如圖2-2所示。圖2-1地球慣性坐標(biāo)系Fig2-1Earthinertiaframe圖2-2軌道坐標(biāo)系Fig2-2Orbitcoordinatesystem（a）圖定義ox由地心指向目標(biāo)航天器質(zhì)心的矢量方向；oy在軌道平面內(nèi)與目標(biāo)航天器運(yùn)動(dòng)的速度矢量方向一致；另一坐標(biāo)軸oz由右手坐標(biāo)系確定。（b）圖定義ox在軌道平面內(nèi)與目標(biāo)航天器速度矢量方向一致；oy由目標(biāo)航天器質(zhì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[7]陣風(fēng)干擾下無(wú)人直升機(jī)軌跡的自適應(yīng)反步控制[J]. 方星,吳愛(ài)國(guó),董娜.  中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2015(01)
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[10]接近和跟蹤非合作機(jī)動(dòng)目標(biāo)的非線性最優(yōu)控制[J]. 高登巍,羅建軍,馬衛(wèi)華,康志宇,陳曉光.  宇航學(xué)報(bào). 2013(06)

博士論文
[1]航天器自主交會(huì)對(duì)接導(dǎo)航與控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 陳小平.電子科技大學(xué) 2012

碩士論文
[1]一種航天器交會(huì)近距離段自適應(yīng)魯棒控制算法研究[D]. 馮云昊.重慶大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3246286