目前姿軌控相關(guān)系統(tǒng)故障是發(fā)生在在軌失效航天器上最常見的故障情形,通常這類失效航天器的有效載荷完好并能繼續(xù)工作,采用接管控制技術(shù)恢復(fù)其姿軌控能力是一種可行的解決思路。考慮到多數(shù)在軌運行的航天器未預(yù)先經(jīng)過可維修性設(shè)計,屬于空間非合作目標(biāo),因此針對非合作目標(biāo)開展姿態(tài)接管控制技術(shù)研究更具有實際意義。然而非合作目標(biāo)通常存在模型信息未知、機動能力不明等問題,特別是具有對抗性機動能力的目標(biāo)可能與服務(wù)航天器發(fā)生有意識對抗或無意識對抗等復(fù)雜情況,這為組合體姿態(tài)建模方法的研究和接管控制技術(shù)的實現(xiàn)帶來了巨大挑戰(zhàn)。因此,本文面向?qū)剐苑呛献髂繕?biāo)開展姿態(tài)接管控制技術(shù)的研究工作,主要研究內(nèi)容和研究成果如下:首先研究了對抗性非合作目標(biāo)捕獲后的組合體航天器姿態(tài)運動學(xué)和動力學(xué)建模問題。考慮完全約束組合體航天器模型參數(shù)未知、非合作目標(biāo)機動能力不明的特點,提出了基于“服務(wù)航天器輸入激勵-系統(tǒng)狀態(tài)響應(yīng)”映射關(guān)系的組合體姿態(tài)動力學(xué)建模方法。該方法僅描述組合體系統(tǒng)的激勵-響應(yīng)映射關(guān)系,有效避免了基于結(jié)構(gòu)機理的精確建模方法的復(fù)雜性問題。然后針對非合作目標(biāo)產(chǎn)生的無意識對抗性擾動,基于輸入-狀態(tài)穩(wěn)定性理論設(shè)計了干擾抑制控制器。通過李雅... 

【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)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同國家在軌服務(wù)任務(wù)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-13-圖1-3論文結(jié)構(gòu)安排第1章為緒論部分。首先介紹了本文的研究背景以及研究目的和意義。然后，圍繞非合作目標(biāo)捕獲后的組合體航天器姿態(tài)運動建模和姿態(tài)控制這兩方面研究內(nèi)容，介紹了相關(guān)理論與技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀。主要就組合體姿態(tài)運動建模方法、組合體系統(tǒng)在軌參數(shù)辨識方法、基于參數(shù)不確定性的組合體姿態(tài)控制方法、數(shù)據(jù)驅(qū)動的無模型組合體姿態(tài)控制方法、以及考慮目標(biāo)具有機動能力的接管控制方法這幾方面進行了文獻綜述和分析。最后介紹了本文的結(jié)構(gòu)安排和各章的主要內(nèi)容。第2章為組合體航天器姿態(tài)運動建模研究。針對服務(wù)航天器抓捕非合作目標(biāo)后形成的組合航天器姿態(tài)建模問題提出了新的建模方法。首先，給出相關(guān)坐標(biāo)系的定義，并在此基礎(chǔ)上采用四元數(shù)法分別描述服務(wù)航天器和目標(biāo)的姿態(tài)運動學(xué)。然后，根據(jù)完全約束組合體的特點建立服務(wù)航天器與目標(biāo)的運動約束關(guān)系，并推導(dǎo)出以空間機械臂為媒介的相互作用力矩，進而建立從服務(wù)航天器到組合體系統(tǒng)的激勵-響應(yīng)映射關(guān)系模型，即組合體姿態(tài)動力學(xué)模型。最后，通過與Adams動力學(xué)軟件進行對比仿真，驗證了所提模型的正確

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-16-坐標(biāo)系原點定義為航天器質(zhì)心，bbOX、bbOY、bbOZ三軸與航天器本體固連，隨航天器自身轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，并滿足右手正交坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)關(guān)系，且本體坐標(biāo)系三軸往往與固連在航天器上的慣性基準(zhǔn)坐標(biāo)軸方向重合。圖2-1參考坐標(biāo)系示意圖2.2.2組合體姿態(tài)運動建模思路為了避免傳統(tǒng)基于組合體結(jié)構(gòu)機理的建模方法帶來的復(fù)雜性問題，本文的建模方法僅考慮對組合體在服務(wù)航天器主動激勵下產(chǎn)生的響應(yīng)進行準(zhǔn)確描述，為后續(xù)開展不依賴于模型的姿態(tài)接管控制方法研究提供數(shù)據(jù)基�？紤]非合作目標(biāo)具有未知機動能力的情況，將捕獲目標(biāo)后的組合體作為研究對象，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。空間機械臂鑒于其操控的靈活性，已被廣泛設(shè)計用于在軌服務(wù)任務(wù)中，特別是在捕獲有故障的衛(wèi)星等非合作目標(biāo)方面。在本文中，假設(shè)有兩個對稱地安裝在服務(wù)上的機械手（標(biāo)記為左右機械手）。其中，假設(shè)服務(wù)航天器與目標(biāo)均為剛體，剛性機械臂在抓牢目標(biāo)后立即鎖定，構(gòu)成具有固定構(gòu)型的完全約束組合體，由于目標(biāo)參數(shù)信息未知，故組合體的慣量參數(shù)未知。本文基于組合體在服務(wù)航天器主動激勵下的響應(yīng)映射關(guān)系提出一種新的建模方法，該方法避免對系統(tǒng)直接建模導(dǎo)致的復(fù)雜性問題，并且不依賴于被捕目

【參考文獻】：
期刊論文
[1]多顆微小衛(wèi)星接管失效航天器姿態(tài)運動的微分博弈學(xué)習(xí)控制[J]. 韓楠,羅建軍,柴源.  中國科學(xué):信息科學(xué). 2020(04)
[2]失效航天器姿態(tài)接管的SDRE微分博弈控制[J]. 柴源,羅建軍,韓楠,謝劍鋒.  宇航學(xué)報. 2020(02)
[3]基于追逃博弈的非合作目標(biāo)接近控制[J]. 柴源,羅建軍,王明明,韓楠.  宇航總體技術(shù). 2020(01)
[4]基于微小衛(wèi)星合作博弈的失效航天器姿態(tài)接管控制[J]. 羅建軍,韓楠,柴源.  飛控與探測. 2019(03)
[5]Data-driven model-free adaptive attitude control of partially constrained combined spacecraft with external disturbances and input saturation[J]. Han GAO,Guangfu MA,Yueyong LYU,Yanning GUO.  Chinese Journal of Aeronautics. 2019(05)
[6]非合作航天器姿態(tài)接管無辨識預(yù)設(shè)性能控制[J]. 殷澤陽,羅建軍,魏才盛,王嘉文.  航空學(xué)報. 2018(11)
[7]失效航天器的姿態(tài)機動接管控制[J]. 黃攀峰,王明,常海濤,孟中杰.  宇航學(xué)報. 2016(08)
[8]國外航天器在軌故障模式統(tǒng)計與分析[J]. 聞新,張興旺,秦鈺琦,李新,張文浩.  質(zhì)量與可靠性. 2014(06)



本文編號：3441009