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题名高阶滑模下的多智能体绳网捕获系统抓捕控制
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作者
董淼
王宸
李辰
陈金宝
李云峰
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机构
南京航空航天大学航天学院
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出处
《哈尔滨工业大学学报》
2025年第8期14-23,共10页
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基金
国家自然科学基金(52075242)
国家自然科学基金企业创新发展联合基金(U21B6002)
第八届青托工程(2022QNRC001)。
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文摘
为应对空间碎片对在轨航天器的威胁,对柔性绳网捕获系统的四角自主机动单元增加了模块化对接系统,使其能够对接成一个组合拖曳航天器,便于后续拖拽离轨任务的实施,提高捕获成功率并有效防止了目标物的逃逸。首先,针对在轨捕获过程中柔性绳网带来的振动问题以及四角自主机动单元协同作动的难点,将高阶滑模算法与一致性编队协同策略结合,设计了一种新型控制方法。其次,对基于质量集中法的绳网捕获系统的动力学模型进行了单自由度仿真分析,比较了不同滑模算法与文中算法控制效果及燃料消耗情况。最后,确立了超螺旋滑模算法与领航—跟随者多智能体一致性方法结合的最优控制组合,并成功应用于全自由度的在轨捕获仿真中。仿真结果表明:二者结合设计的新型控制器能够在50 s内完成对目标物的在轨捕获,具备优异的鲁棒性与有效性;同时,四角的自主机动单元能够在捕获过程中保持姿态角波动不超过3°,充分满足自主机动单元对接系统工作的客观条件,并有效衔接了在轨捕获阶段与离轨拖曳阶段的过渡性研究。
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关键词
绳网捕获
自主机动单元
模块化对接系统
超螺旋滑模算法
领航—跟随者多智能体一致性方法
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Keywords
net capture
autonomous maneuvering unit
modular docking system
super-twisting sliding mode algorithm
leader-follower multi-agent consensus method
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分类号
V57
[航空宇航科学技术]
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