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电动力绳系空间碎片清理方案设计与分析
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作者 韦正涛 罗操群 +2 位作者 文浩 金栋平 陈提 《空间电子技术》 2025年第1期40-47,共8页
日益增长的空间碎片数量严重威胁人类航天活动安全,主动碎片清理势在必行。本文面向批量空间碎片清理任务场景,考虑低成本任务需求,基于空间电动力绳系技术设计提出一套空间碎片清理方案。该方案由主星平台、碎片清理载荷一体化设计的... 日益增长的空间碎片数量严重威胁人类航天活动安全,主动碎片清理势在必行。本文面向批量空间碎片清理任务场景,考虑低成本任务需求,基于空间电动力绳系技术设计提出一套空间碎片清理方案。该方案由主星平台、碎片清理载荷一体化设计的服务卫星实施操作,具体包含绳系收集系统释放回收和电动力绳系离轨系统离轨两个典型阶段。首先,针对由主星平台、碎片收集器和电动力系绳组成的绳系卫星系统,建立系统动力学模型。随后,基于开环优化、闭环跟踪控制思路提出整体任务控制逻辑,最后,针对典型阶段的数值仿真结果验证了所提出整体方案的有效性和可行性。 展开更多
关键词 空间碎片 电动力绳系技术 收集与离轨
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挠性航天器姿态动力学数据驱动辨识与控制 被引量:1
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作者 陈竑宇 陈提 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期433-445,共13页
挠性航天器的姿态机动与其挠性部件的振动存在强耦合,这导致系统表现出明显的非线性特征,其动力学行为的描述与控制是非常具有挑战的问题.为了处理挠性航天器建模与姿态控制中的非线性问题,针对挠性航天器的姿态控制问题提出了一种基于K... 挠性航天器的姿态机动与其挠性部件的振动存在强耦合,这导致系统表现出明显的非线性特征,其动力学行为的描述与控制是非常具有挑战的问题.为了处理挠性航天器建模与姿态控制中的非线性问题,针对挠性航天器的姿态控制问题提出了一种基于Koopman算子理论的数据驱动建模方法,并基于数据驱动辨识得到的模型设计了最优控制器,实现对挠性航天器的姿态控制和振动抑制.首先,提出了一种基于Koopman算子理论和非线性系统稀疏性辨识算法(SINDY)的SO(3)上挠性航天器姿态动力学数据驱动辨识方法,根据SO(3)上挠性航天器姿态的动力学特点,设计了一组包含姿态动力学状态的观测函数,用于提升空间上挠性航天器姿态动力学的广义线性模型稀疏性辨识.然后,在小角速度假设下进行全局线性化,通过去除广义线性模型中的高阶项来得到挠性航天器姿态动力学的有限维Koopman稀疏模型,并通过仿真验证了广义线性SINDY模型与Koopman线性化模型的预测能力.最后,以数据辨识得到的线性化模型为基础,提出了基于Koopman算子的最优线性二次型调节器(LQR)用于挠性航天器的姿态控制与振动抑制.通过仿真验证了所提出控制器的效果,并将所提出的控制器与经典非线性最优控制方法进行对比,证明了所提出算法的优势. 展开更多
关键词 挠性航天器 SO(3) Koopman算子 数据驱动 SINDY LQR
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基于Vicsek分形结构的智能航天器集群在轨组装动力学与控制
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作者 潘星熠 陈提 《动力学与控制学报》 2024年第3期34-42,共9页
由于目前运载火箭运输能力的局限性,超大型空间结构往往无法采用折叠收拢发射入轨、在轨展开的方式完成搭建,而在轨组装是实现超大型空间结构的有效途径.本文受Vicsek分形结构启发设计了一种空间超大型结构,并基于智能航天器集群提出了... 由于目前运载火箭运输能力的局限性,超大型空间结构往往无法采用折叠收拢发射入轨、在轨展开的方式完成搭建,而在轨组装是实现超大型空间结构的有效途径.本文受Vicsek分形结构启发设计了一种空间超大型结构,并基于智能航天器集群提出了相应的在轨组装控制策略.首先,针对在轨组装过程中航天器的位置和姿态运动描述问题,建立了刚性航天器的位置和姿态动力学方程并导出追踪航天器与目标航天器的相对运动参数.其次,以Vicsek分形结构为基础设计了125个航天器分阶段组装规划,将每个阶段分为预组装和完全组装两个过程.在预组装环节,控制追踪航天器使其和目标航天器达到较为接近的相对距离并且保持相对静止;在完成预组装后,控制器驱动追踪航天器缓慢逼近目标航天器,使得两航天器完全对接.针对预组装环节复合了一个避撞控制器与PD控制器,在缓慢对接环节仅采用了PD控制策略.最后通过数值仿真验证了所提出的控制策略的有效性. 展开更多
关键词 在轨组装 PD控制 位姿控制 Vicsek分形结构
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自由漂浮柔性航天器的非线性扰动观测器设计 被引量:1
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作者 孙凯鹏 廖鹤 +3 位作者 赵艳彬 陈提 许域菲 毕振瀚 《上海航天》 CSCD 2017年第5期54-58,共5页
为提高控制策略的效率,考虑航天器的平动和转动与柔性附件的振动相互耦合作用,对一种用于估计柔性附件对自由漂浮航天器主体平动和姿态转动影响的非线性扰动观测器(NDO)设计进行了研究。将自由漂浮航天器简化为自由运动的中心刚体柔性梁... 为提高控制策略的效率,考虑航天器的平动和转动与柔性附件的振动相互耦合作用,对一种用于估计柔性附件对自由漂浮航天器主体平动和姿态转动影响的非线性扰动观测器(NDO)设计进行了研究。将自由漂浮航天器简化为自由运动的中心刚体柔性梁(FHB)系统,用浮动坐标系建立了系统的动力学模型,并用假设模态法对柔性附件进行离散以方便计算。将与不可观测状态相关的项作为等效扰动项,并假设其为慢变且有界,设计了扰动观测器。因考虑了柔性附件对航天位姿的扰动,设计的扰动观测器具渐近收敛性和鲁棒性。构建了Lyapunov函数,从理论上证明了该观测器的收敛性。用无外力输入的自由运动和受迫运动两个数值仿真算例验证扰动观测器的有效性,结果表明设计的扰动观测器估值与真实值基本一致。研究为后续包含扰动补偿的控制器设计奠定了基础。 展开更多
关键词 自由漂浮 柔性航天器 扰动观测器 LYAPUNOV稳定性 中心刚体 柔性梁 扰动估计 渐近收敛
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中心刚体-柔性梁应变反馈多目标优化控制 被引量:3
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作者 余瑶 文浩 陈提 《动力学与控制学报》 2017年第4期356-362,共7页
本文针对柔性结构在轨组装任务背景,将自动飞船和待运送部件分别简化为中心刚体和柔性梁附件,研究自由漂浮中心刚体-柔性梁系统的动力学与控制问题.首先基于小变形和低转速假设,将梁用假设模态法离散,采用Lagrange方程导出系统动力学方... 本文针对柔性结构在轨组装任务背景,将自动飞船和待运送部件分别简化为中心刚体和柔性梁附件,研究自由漂浮中心刚体-柔性梁系统的动力学与控制问题.首先基于小变形和低转速假设,将梁用假设模态法离散,采用Lagrange方程导出系统动力学方程.继而设计一种带有应变反馈的PD控制律用于完成中心刚体的状态镇定以及柔性梁振动抑制.此外,本文还使用遗传算法对控制器中的参数进行多目标优化.最后,通过数值算例验证了所设计控制器的有效性. 展开更多
关键词 中心刚体-柔性梁 刚柔耦合 遗传算法 多目标优化 应变反馈
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