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空间柔性结构振动控制智能作动技术研究进展
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作者 程明 黄静 孙俊 《宇航学报》 北大核心 2025年第1期37-50,共14页
在空间柔性结构发展态势分析的基础上,综述了空间柔性结构振动控制智能作动技术研究脉络,归纳了空间柔性结构振动控制方法、空间柔性结构振动控制作动器构型、及空间柔性结构振动抑制作动器操控,并指出了空间柔性结构振动控制智能作动... 在空间柔性结构发展态势分析的基础上,综述了空间柔性结构振动控制智能作动技术研究脉络,归纳了空间柔性结构振动控制方法、空间柔性结构振动控制作动器构型、及空间柔性结构振动抑制作动器操控,并指出了空间柔性结构振动控制智能作动技术发展趋势和挑战。主要包括智能化作动设计与操控、先进作动材料与结构、宽频适用型作动构型综合、多维弱耦合高性能作动、高能量密度与高动态作动和振动控制作动技术智能化6个方面发展趋势,以及材料制备与构型设计、模型建立与精密操控、环境适应与品质保障和智能作动技术实际应用4个方面技术挑战。 展开更多
关键词 空间柔性结构 振动控制 作动技术 智能材料
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分布式协同微纳遥感星群的智能控制系统关键技术 被引量:7
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作者 刘付成 韩飞 +3 位作者 韩宇 武海雷 李木子 史可懿 《上海航天(中英文)》 CSCD 2022年第4期1-24,共24页
近年来,国内外微纳遥感星座发展不断加速,通过高频重访大幅提升了对地观测的时间分辨率,但是由于单颗微纳卫星观测能力受限,难以满足多源同步与融合、高品质、大幅宽等数据应用需求。为此,将星座与星簇相结合,以星座化分布满足高时间分... 近年来,国内外微纳遥感星座发展不断加速,通过高频重访大幅提升了对地观测的时间分辨率,但是由于单颗微纳卫星观测能力受限,难以满足多源同步与融合、高品质、大幅宽等数据应用需求。为此,将星座与星簇相结合,以星座化分布满足高时间分辨率需求,以星座节点上的星簇协同观测获取多源、高品质、宽幅数据,构建基于微纳卫星的分布式协同遥感系统,是兼顾上述遥感应用需求的有效途径。智能分布式协同控制是该系统的核心关键,为此,必须研究解决星座+星簇大规模动态微纳遥感星群控制系统的分布协同自主导航、智能运动规划与控制、智能健康预测与管理、智能组网等关键技术难题。在梳理分析国内外分布式微纳遥感系统的基础上,给出分布式协同微纳遥感星群的概念内涵,分析其特有的四方面难题,梳理总结相关技术发展现状与趋势,以期为后续该方向的研究起到一定的借鉴作用。 展开更多
关键词 分布式协同遥感 自主导航 智能规划控制 智能健康管理 智能组网
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先进航天器精密控制系统技术
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作者 刘付成 《上海航天(中英文)》 CSCD 2024年第S1期34-47,共14页
本文回顾了单星姿态控制和多星编队控制的发展历程及趋势,阐述了航天器精密控制的概念和范畴。梳理了航天器精密指向控制方面的需求和发展现状,以及姿态精密指向测量、超静姿态指向精密控制等需求,提出复杂振动环境下超静指向控制、视... 本文回顾了单星姿态控制和多星编队控制的发展历程及趋势,阐述了航天器精密控制的概念和范畴。梳理了航天器精密指向控制方面的需求和发展现状,以及姿态精密指向测量、超静姿态指向精密控制等需求,提出复杂振动环境下超静指向控制、视轴监测敏感器等关键技术和核心产品的需求;在航天器精密编队控制方面,基于星间基线精密测量、精密编队控制精度跨越式提升等能力需求,提出了相对位姿保持控制、星间激光精密测量敏感器等关键技术和产品需求。本文系统分析了先进航天器精密控制领域面临的技术难题和挑战,以期为后续研究提供参考。 展开更多
关键词 超静姿态指向 动中指向跟踪 载荷指向测量 基线测量 精密编队
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空间机器人多臂精准协同控制技术 被引量:3
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作者 贺亮 王有峰 +1 位作者 吴蕊 谢冉 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期107-112,共6页
为了解决单臂空间机器人在轨服务任务中机械臂末端位姿控制精度有限的问题,提出了一种空间机器人多臂精准协同控制方法,该方法以3条7自由度机械臂的空间机器人(SR)为研究对象,利用Kane方法建立了具有通用性的SR动力学模型,该模型包括本... 为了解决单臂空间机器人在轨服务任务中机械臂末端位姿控制精度有限的问题,提出了一种空间机器人多臂精准协同控制方法,该方法以3条7自由度机械臂的空间机器人(SR)为研究对象,利用Kane方法建立了具有通用性的SR动力学模型,该模型包括本体动力学方程与各条机械臂动力学方程两部分;在此基础上,基于李雅普诺夫稳定性理论,设计了SR捕获目标过程中机械臂各关节的轨迹跟踪控制律,克服了机械臂的运动抖动问题.仿真结果表明,该方法可保证机械臂末端按照期望的轨迹运动,并且能提高机械臂末端位姿控制精度. 展开更多
关键词 在轨服务 空间机器人 协同控制 KANE方法 李雅普诺夫函数
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跟踪空间多模式机动目标的稳健IMM算法
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作者 卢山 李晴 张世源 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第2期189-195,共7页
针对空间非合作多模式机动目标跟踪中传统交互多模型(IMM)算法模型概率计算奇异,造成算法失效的问题,提出了稳健IMM算法。考虑空间目标的常见机动模式,设计了以C-W方程、扩维C-W方程、渐消C-W方程为子模型的IMM模型集,以较低的计算复杂... 针对空间非合作多模式机动目标跟踪中传统交互多模型(IMM)算法模型概率计算奇异,造成算法失效的问题,提出了稳健IMM算法。考虑空间目标的常见机动模式,设计了以C-W方程、扩维C-W方程、渐消C-W方程为子模型的IMM模型集,以较低的计算复杂度实现了模型集与真实系统匹配程度的提高。进一步,对传统IMM算法中模型概率计算过程出现奇异的现象进行了分析,设计了一种改进的模型概率更新方法,避免了目标发生机动模式切换或状态突变时算法无法准确估计目标状态甚至终止估计的问题。仿真结果表明,所提算法较传统IMM算法的位置精度提高了18.4%以上,验证了所提算法能够实现对非合作目标多种机动状态的稳定相对状态估计。 展开更多
关键词 机动目标 相对状态估计 机动模式 交互多模型
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多臂空间机器人的视觉伺服与协调控制 被引量:14
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作者 冯骁 卢山 +2 位作者 侯月阳 王奉文 贾英宏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期206-215,共10页
针对多臂空间机器人自主目标抓捕任务,首先建立多臂空间机器人的运动模型和其与目标的相对运动模型,采用Kane方法建立多臂空间机器人的动力学模型;其次,研究基于视觉伺服的机械臂在线轨迹规划算法,并引入零反作用机动,消除机械臂运动对... 针对多臂空间机器人自主目标抓捕任务,首先建立多臂空间机器人的运动模型和其与目标的相对运动模型,采用Kane方法建立多臂空间机器人的动力学模型;其次,研究基于视觉伺服的机械臂在线轨迹规划算法,并引入零反作用机动,消除机械臂运动对平台姿态的扰动;再次,在不使用零反作用机动功能时,分别使用基于角动量前馈补偿的协调控制算法和逆动力学方法设计了协调控制器,在机械臂运动时保持平台姿态和相对目标的位置。最后,开发了基于Matlab的仿真软件MASS(多臂空间机器人仿真),仿真结果校验了上述方法的有效性。 展开更多
关键词 多臂空间机器人 KANE方法 视觉伺服 协调控制 逆动力学控制
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在轨服务航天器的制导、导航与控制关键技术 被引量:3
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作者 刘付成 韩飞 +2 位作者 孙玥 武海雷 曹姝清 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期849-860,869,共13页
在轨服务航天器的制导、导航与控制是保障任务完成的核心关键,根据其典型核心任务流程,梳理出了翻滚目标超近立体视觉测量、翻滚目标姿轨耦合逼近路径规划与控制、非合作目标柔顺捕获控制、组合体稳定控制四项关键技术。提出了基于深度... 在轨服务航天器的制导、导航与控制是保障任务完成的核心关键,根据其典型核心任务流程,梳理出了翻滚目标超近立体视觉测量、翻滚目标姿轨耦合逼近路径规划与控制、非合作目标柔顺捕获控制、组合体稳定控制四项关键技术。提出了基于深度学习的目标典型部位精细感知、基于虚拟域逆动力学的优化轨迹、间接估计辅助的图像视觉伺服控制、基于位置控制内环的阻抗控制等方法,实现了组合体航天器精确导航、制导与控制,利用气浮平台、六自由度运动模拟器进行了地面试验验证,组合体三轴控制精度为0.2°。最后对在轨服务航天器未来发展进行了展望,以期为该方向的后续研究提供参考。 展开更多
关键词 在轨服务 立体视觉测量 姿轨耦合 非合作目标柔顺捕获 组合体控制
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非合作目标智能感知技术研究进展与展望 被引量:16
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作者 牟金震 郝晓龙 +1 位作者 朱文山 李爽 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2021年第6期1-16,共16页
智能感知是实现航天器在轨精细化操控过程的关键技术,是在轨服务技术智能化的重点发展方向之一。空间目标智能感知包括位姿测量、三维重建与部位识别等关键技术,涉及小样本、多模态、模型适应与高维数据等问题。从工程应用角度出发,对... 智能感知是实现航天器在轨精细化操控过程的关键技术,是在轨服务技术智能化的重点发展方向之一。空间目标智能感知包括位姿测量、三维重建与部位识别等关键技术,涉及小样本、多模态、模型适应与高维数据等问题。从工程应用角度出发,对非合作目标智能感知技术的研究现状进行系统的梳理与总结。首先,总结典型非合作在轨感知系统与光学敏感器技术的发展现状;其次,归纳总结了非合作目标智能感知涉及的关键技术;最后,基于研究现状总结和关键技术分析,探讨了非合作目标智能感知目前存在的主要问题,并给出后续发展的建议。 展开更多
关键词 非合作目标 航天器智能 智能感知 在轨服务 位姿估计 部位识别
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空间碎片绳网捕获拖曳恒张力控制 被引量:7
9
作者 卢山 姜泽华 刘禹 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期970-977,共8页
针对空间绳网系统捕获空间碎片后,在轨道转移过程中的精确控制问题,提出一种使用常值拉力将空间碎片拖曳至坟墓轨道的方法。首先,采用牛顿欧拉法建立绳系组合体动力学模型;其次,通过李雅普诺夫方法证明仅使用恒张力即可实现拖曳过程的... 针对空间绳网系统捕获空间碎片后,在轨道转移过程中的精确控制问题,提出一种使用常值拉力将空间碎片拖曳至坟墓轨道的方法。首先,采用牛顿欧拉法建立绳系组合体动力学模型;其次,通过李雅普诺夫方法证明仅使用恒张力即可实现拖曳过程的稳定控制;再次,提出采用常值拉力切换控制律抑制空间碎片的姿态章动,采用基于相平面控制原理的控制律抑制绳系组合体面内面外摆动,规避在轨道转移过程中系绳松弛造成缠绕、系绳张力过大造成断裂或两星接近发生碰撞等风险。最后,通过拖曳离轨全过程仿真分析,校验了所提出控制方法的有效性。 展开更多
关键词 空间碎片 绳系系统 牛顿欧拉法 常值拉力 相平面原理
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空间飞行器动力学与控制研究综述 被引量:17
10
作者 刘付成 朱东方 黄静 《上海航天》 CSCD 2017年第2期1-29,共29页
概括介绍了近年来空间飞行器的动力学与控制研究的发展状况,综述了单星动力学建模和控制技术、多星动力学建模和控制技术,以及太阳帆航天器、绳系卫星等新型航天器动力学与控制技术等相关航天领域中的若干基础问题,总结了在这些领域中... 概括介绍了近年来空间飞行器的动力学与控制研究的发展状况,综述了单星动力学建模和控制技术、多星动力学建模和控制技术,以及太阳帆航天器、绳系卫星等新型航天器动力学与控制技术等相关航天领域中的若干基础问题,总结了在这些领域中的研究方法及取得的成果。提出了相关领域中值得深入研究的问题及后续发展方向,如深空探测的轨道动力学、超大尺度柔性航天器的动力学建模与协同控制技术、敏捷卫星的机动控制技术、多星姿轨耦合动力学和控制技术、太阳帆航天器动力学与控制技术,以及空间绳系卫星系统的动力学与控制技术等重点和主要发展方向。 展开更多
关键词 空间飞行器 动力学 轨道控制 姿态控制 刚体 柔性 姿轨耦合 敏捷卫星 太阳帆航天器 绳系卫星
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考虑太阳帆板振动的空间绳系拖曳动力学与控制 被引量:1
11
作者 卢山 姜泽华 +1 位作者 刘禹 陈敏花 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期458-466,共9页
针对使用空间绳网捕获带有太阳帆板等柔性附件的大型失效航天器的碎片清除任务,充分考虑了拖曳过程中柔性附件产生的振动对系统的稳定造成的影响。首先采用凯恩方法建立了失效航天器绳系拖曳系统动力学模型,在建模过程中充分考虑系绳的... 针对使用空间绳网捕获带有太阳帆板等柔性附件的大型失效航天器的碎片清除任务,充分考虑了拖曳过程中柔性附件产生的振动对系统的稳定造成的影响。首先采用凯恩方法建立了失效航天器绳系拖曳系统动力学模型,在建模过程中充分考虑系绳的质量和振动、帆板的振动、系统的轨道运动对姿态的影响等,使动力学模型更加详细和完整,且该动力学模型不受失效航天器所处位置的限制,适用于任意轨道上的失效航天器的拖曳离轨任务;之后根据平衡状态的特点,求取了系统的平衡解,并在平衡解附近对动力学方程线性化,然后采用李雅普诺夫方法分析了系统的稳定性及各参数的变化规律;并针对失效航天器可能产生的姿态章动设计了常值张力切换控制律;最后采用数值仿真的方法分析了失效航天器的帆板振动对绳系拖曳过程的影响,校验了控制律的有效性。 展开更多
关键词 绳系系统 拖曳离轨 帆板振动 刚柔耦合 凯恩方程
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基于改进型神经网络PID算法的太阳翼α驱动控制技术 被引量:8
12
作者 吴鹏飞 石然 +3 位作者 易志坤 吴智杰 仇存凯 付伟平 《空天防御》 2018年第4期8-17,共10页
对日定向跟踪技术是太阳翼保持最大发电效率的关键,而诸如空间站等大型太阳翼,α驱动方向上的任何扰动都可能导致对日定向精度变差从而降低发电效率,甚至导致舱体剧烈振动。为了减小扰动的影响,本文以某宇航型号空间站太阳翼α驱动控制... 对日定向跟踪技术是太阳翼保持最大发电效率的关键,而诸如空间站等大型太阳翼,α驱动方向上的任何扰动都可能导致对日定向精度变差从而降低发电效率,甚至导致舱体剧烈振动。为了减小扰动的影响,本文以某宇航型号空间站太阳翼α驱动控制技术为研究背景,提出采用改进型BP神经网络PID算法抑制齿轮间隙冲击扰动和摩擦扰动,并采用MATLAB对算法进行了验证。改进后的控制器相比于传统PI控制,动态性能、跟随效果更好,能实现PID参数自适应调节,且各指标均满足空间站太阳翼控制系统实际指标要求。 展开更多
关键词 PID α驱动 齿轮间隙 摩擦扰动 BP神经网络
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基于参数在轨辨识的组合体航天器姿态控制技术 被引量:4
13
作者 刘超镇 贺亮 +1 位作者 卢山 贾成龙 《上海航天》 2014年第6期1-5,66,共6页
面向在轨服务提出了一种组合体航天器的参数在轨辨识与控制方法。针对辨识参数估计误差相对较大、环境存在干扰力矩以及控制输入受限的情况,设计了一种自适应变结构控制算法,实现组合体航天器对干扰和参数不确定的鲁棒性,并保证了快速... 面向在轨服务提出了一种组合体航天器的参数在轨辨识与控制方法。针对辨识参数估计误差相对较大、环境存在干扰力矩以及控制输入受限的情况,设计了一种自适应变结构控制算法,实现组合体航天器对干扰和参数不确定的鲁棒性,并保证了快速和精确的响应。仿真结果表明设计方法有效,能满足控制指标要求。 展开更多
关键词 组合体航天器 在轨辨识 自适应变结构控制 姿态控制
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空间站帆板驱动输入成型鲁棒控制 被引量:3
14
作者 胡恒建 李英波 +1 位作者 施桂国 朱庆华 《上海航天》 2016年第1期13-17,94,共6页
针对空间站大挠性帆板驱动的振动抑制要求,提出了一种输入成型与鲁棒控制相结合的控制策略。为加快鲁棒控制的响应速度,将输入成型器引入闭环,对消主导模态挠性振动极点;针对高阶模态建模不确定性,线性化输入成型并选择合适加权函数将... 针对空间站大挠性帆板驱动的振动抑制要求,提出了一种输入成型与鲁棒控制相结合的控制策略。为加快鲁棒控制的响应速度,将输入成型器引入闭环,对消主导模态挠性振动极点;针对高阶模态建模不确定性,线性化输入成型并选择合适加权函数将帆板驱动转为标准H∞控制,设计所需控制器。数学仿真验证了该策略可行,表明控制策略加快了鲁棒控制响应,且能有效抑制帆板驱动过程中的挠性振动,对设计参数变化也有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 帆板驱动 振动抑制 输入成型 闭环 H∞鲁棒控制
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磁悬浮力矩陀螺内外框架低速高精度控制技术研究 被引量:1
15
作者 李延宝 李结冻 +2 位作者 孙宏丽 于常利 卢山 《上海航天》 2015年第5期20-25,共6页
建立了双框架磁悬浮力矩陀螺(DGMSCMG)内外框架伺服系统耦合动力学模型,并针对未知扰动影响的非线性不确定系统,用基于扩张状态观测器(ESO)的扰动力矩估计器获取补偿力矩,在常规的比例积分微分(PID)控制器中通过前馈方式对内外框架进行... 建立了双框架磁悬浮力矩陀螺(DGMSCMG)内外框架伺服系统耦合动力学模型,并针对未知扰动影响的非线性不确定系统,用基于扩张状态观测器(ESO)的扰动力矩估计器获取补偿力矩,在常规的比例积分微分(PID)控制器中通过前馈方式对内外框架进行前馈力矩补偿。仿真结果表明:干扰补偿控制能有效抑制航天器及框架对磁悬浮转子的耦合干扰,并提高了磁悬浮转子系统的稳定性。 展开更多
关键词 双框架磁悬浮力矩陀螺 未知扰动 前馈力矩补偿 扩张状态观测器 耦合抑制 稳定性
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地心轨道引力波探测无拖曳系统平动控制策略 被引量:1
16
作者 郝立维 张锦绣 +2 位作者 王继河 张谕 孙玥 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期36-48,共13页
探讨了一种针对空间引力波探测任务的在轨无拖曳控制技术,基于未来可行的地心轨道探测任务背景进行分析设计,并对搭载两颗检验质量的在轨无拖曳系统进行航天器与质量块间相对运动动力学及耦合特性建模。同时,初步分析了任务中无拖曳系... 探讨了一种针对空间引力波探测任务的在轨无拖曳控制技术,基于未来可行的地心轨道探测任务背景进行分析设计,并对搭载两颗检验质量的在轨无拖曳系统进行航天器与质量块间相对运动动力学及耦合特性建模。同时,初步分析了任务中无拖曳系统指标和摄动,并设计了基于频域H_(∞)最优控制理论的系统相对平动控制律。数值仿真结果表明,当双检验质量在轨无拖曳系统各检验质量按激光测距呼吸角排列时,采用无固定追踪点策略且在非敏感轴无悬浮控制输入的情况下,可以实现航天器对基准点的追踪,并满足系统频域性能指标的要求。同时,每颗检验质量的时域偏移量可以控制在微米级别,从而获得任务所需的纯引力基准。 展开更多
关键词 空间引力波探测 无拖曳控制 双检验质量 H_(∞)控制
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异构多星电磁编队静态构型设计与保持控制
17
作者 蔡曜 杨盛庆 吴敬玉 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期376-388,共13页
针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特... 针对异构多星电磁编队的空间静态构型设计,提出采用精确电磁力模型进行非线性修正的方法,解决了传统方法中由远场电磁力模型造成的构型求解误差问题。考虑编队静态构型设计存在待优化参数较多的问题,基于轨道相对运动方程与电磁力内力特性,可以推导一组关于编队各星质量与空间分布的静态构型必要条件,提出了一种参数降维的四面体构型设计方法,并基于所建精确电磁力模型,对静态构型解进行了非线性修正。针对编队闭环控制问题,设计了包含摄动前馈的滑模控制器,并使用精确电磁力模型修正磁矩,提高了磁矩分配的准确性。仿真结果表明,设计的四面体构型能够满足力和力矩平衡方程,基于精确电磁力模型的修正方法有效提升了构型设计与控制精度。 展开更多
关键词 卫星编队 异构电磁编队 四面体构型 静态构型设计 精确电磁力
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基于热传导偏微分方程的微纳星群迁移控制
18
作者 潘晓 宋婷 +1 位作者 李猛 姚闯 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1568-1575,共8页
面向分布式星群在侦查监测,攻防作战等未来空间任务中的潜在应用,在偏微分动力学框架下,提出一种基于热传导特性的星群时空分布演化控制方法。通过类比热力学,以星群整体密度分布为参量,利用热传导偏微分方程描述星群宏观空间密度分布... 面向分布式星群在侦查监测,攻防作战等未来空间任务中的潜在应用,在偏微分动力学框架下,提出一种基于热传导特性的星群时空分布演化控制方法。通过类比热力学,以星群整体密度分布为参量,利用热传导偏微分方程描述星群宏观空间密度分布及其随时空的演化模型;基于热扩散机理构建速度场函数以实现集群期望密度分布的迁移控制,并分析论证了基于速度场反馈控制的渐近收敛性和稳定性;分别在一维空间与二维空间中模拟微纳星群迁移控制场景,分别利用Richardson外推法与交替方向隐式格式数值求解一维与二维热传导方程初边值问题,结果表明:所提方法有效收敛,星群迁移前期收敛速度快,在有限时间内可生成所需的密度分布。 展开更多
关键词 偏微分方程 热传导 集群 分布函数 密度控制
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基于滑模观测器的卫星姿态控制系统滑模容错控制 被引量:14
19
作者 程月华 姜斌 +1 位作者 孙俊 樊雯 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期190-194,201,共6页
针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制... 针对卫星姿态控制系统执行机构故障,设计了基于滑模观测器的滑模容错控制律.采用迭代学习算法在线调节观测器滑模项切换增益,设计滑模观测器估计卫星姿态和角速度.在此基础上,将执行机构故障作为系统的未知动态,提出一种对卫星姿态控制系统执行机构故障不敏感的滑模容错控制方法.该方法利用系统输入和状态信息,结合动力学特性实现未知动态估计,以此设计滑模控制律.通过数字仿真验证了该容错控制方法的有效性. 展开更多
关键词 卫星 姿态控制 滑模观测器 滑模控制 容错控制
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基于阻抗控制的机械臂末端工具的柔顺控制 被引量:19
20
作者 李焕 王奉文 +2 位作者 徐世杰 侯月阳 卢山 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2019年第1期20-26,共7页
当空间机械臂执行任务时与环境相接触,机械臂末端工具和目标之间可能存在很大的接触力.为了将接触力限制在一定范围内,本文提出了基于位置控制内环的阻抗控制对机械臂末端精细工具进行柔顺控制的方法.该方法建立了机械臂末端工具的位姿... 当空间机械臂执行任务时与环境相接触,机械臂末端工具和目标之间可能存在很大的接触力.为了将接触力限制在一定范围内,本文提出了基于位置控制内环的阻抗控制对机械臂末端精细工具进行柔顺控制的方法.该方法建立了机械臂末端工具的位姿与接触力/力矩之间的动态关系,使用关节位置/速度传感器和腕力传感器的测量来得到关节角、关节角速度和末端接触力反馈,使得机械臂末端执行器根据反馈作出相应的顺应性运动.研究将阻抗控制应用在复杂精细的末端工具上,将位置和姿态同时纳入柔顺控制器的设计中,实现了末端位置和姿态的综合控制.最后本文以螺钉拆卸为例,对提出的末端柔顺控制律进行位姿控制和接触力控制的仿真验证.仿真结果表明,本文设计的柔顺控制器可以有效控制接触力在合理范围内,并在误差很小的范围内实现位置和姿态的综合控制,对实际工程应用中,机械臂末端的精细操作具有指导意义. 展开更多
关键词 空间机械臂 力控制 末端柔顺 阻抗控制
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