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题名空间绳系机器人系统动力学建模与仿真研究
被引量：7
- 1
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作者
胡仄虹
黄攀峰
孟中杰
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机构
西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室
西北工业大学智能机器人研究中心
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2014年第1期28-38,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(11272256
61005062)
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文摘
针对经典"珠子"模型在计算精度和求解速度方面的不足,提出了一种基于有限单元法的高精度建模与快速求解方法。首先在考虑系绳非线性应力-应变关系的基础上,利用Hamilton原理和C-W方程推导了系统在轨道坐标系下的动力学模型,然后使用三阶的一维单元对系绳进行了离散化处理,并给出了一种利用纽马克-β法进行预估,由Newton-Raphson法进行迭代校正的高效时域求解算法,从而实现了对于系统状态的高精度快速求解。仿真结果表明:与经典的"珠子"模型相比,在分段长度相近的情况下,本文的方法不仅求解精度更高,而且计算速度能够提高至少10倍,另外还能够避免仿真过程中张力出现虚假振荡。
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关键词
空间绳系机器人
有限单元法
HAMILTON原理
Newton—Raphson迭代
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Keywords
Tethered space robot
Finite element method
Hamilton principle
Newton-Raphson iteration
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分类号
V448.25
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
V423.9
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名空间绳系机器人抓捕非合作目标的质量特性参数辨识
被引量：12
- 2
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作者
张帆
黄攀峰
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机构
西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室
西北工业大学智能机器人研究中心
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2015年第6期630-639,共10页
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基金
国家自然科学基金(11272256
61005062)
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文摘
针对空间绳系机器人抓捕非合作目标/空间垃圾后需要对其进行回收/拖曳的精确控制问题,提出了一种利用抓捕后保持阶段的振动特性辨识目标参数的方法。首先,根据质量特性参数辨识的需要,推导了系统的动力学模型。不同于以往将本体卫星和被抓捕目标简化为质点的动力学模型,本文针对任意的目标抓捕位置,在考虑重力梯度影响的基础上,利用拉格朗日法获得系统各广义坐标的动力学公式。然后,分析非合作目标和系绳在后抓捕保持阶段的姿态运动。最后,在非合作目标与本体卫星没有任何信息交互的情况下,利用后抓捕阶段目标卫星和系绳特有的振动,并使用具有鲁棒性可遗忘因子的递推最小二乘法,提出了包括转动惯量和质心到任意抓捕点距离在内的质量特性参数辨识算法。
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关键词
空间绳系机器人
动力学建模
非合作目标
抓捕后保持阶段
参数辨识
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Keywords
Space tethered system
Dynamics modeling
Noncooperative target satellite
Post-capture phase
Inertia parameters estimation
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分类号
V448.25
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名空间绳系编队的动力学及稳定展开控制研究
被引量：8
- 3
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作者
周合
张帆
黄攀峰
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机构
西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室
西北工业大学智能机器人研究中心
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第4期410-418,共9页
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基金
国家自然科学基金(91848205,61803313)。
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文摘
以三角构型的空间绳系编队系统为对象开展了动力学特性分析和稳定展开控制研究。首先,针对以往编队动力学建模的精度问题,采用Lagrange法建立了系统动力学模型,建模时充分考虑了系绳的弹性,可在不增加计算量的同时保留系统的弹性特性。其次,根据所建立的动力学模型,定量分析了编队自旋稳定时自转角速度的范围,为之后的稳定展开控制提供理论依据。由于受制于执行机构精度和控制输入的限制,空间绳系编队系统是一个典型的欠驱动系统,采用分层滑模实现编队的稳定展开控制,仿真结果验证了该控制方法的有效性。
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关键词
空间绳系编队
动力学分析
展开控制
分层滑模
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Keywords
Space tethered formation
Dynamic analysis
Deployment control
Hierarchical sliding mode
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分类号
V445.4
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名多约束光学雷达轨迹规划技术
- 4
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作者
孟中杰
陈凯
黄攀峰
闫杰
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机构
西北工业大学智能机器人研究中心
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出处
《兵工学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2010年第12期1643-1647,共5页
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基金
航天支撑基金(2010-HT-XGD)
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文摘
为进一步提高光学雷达的跟踪能力,需要研究其轨迹规划技术。充分考虑各种强约束条件,建立了轨迹规划模型。设计了一种P阵与FISHER信息量相结合的目标函数,采用伪线性卡尔曼滤波进行轨迹规划。仿真结果表明,沿规划的航迹飞行,不但能够满足光学雷达被动跟踪的各种约束条件,而且跟踪速度快,估计精度高。这也验证了轨迹规划技术的有效性,为实战中光学雷达的合理应用奠定基础。
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关键词
光学雷达
轨迹规划
多约束
被动跟踪
伪线性卡尔曼滤波
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Keywords
radar engineering
optical radar
trajectory planning
multi-constraints
passive tracking
PLKF
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分类号
TN953
[电子电信—信号与信息处理]
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题名安全约束下的空间翻滚目标涡流消旋稳定控制
被引量：3
- 5
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作者
刘习尧
常海涛
黄攀峰
黄冰潇
翟晨萌
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机构
西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室
西北工业大学智能机器人研究中心
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期628-637,共10页
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基金
国家自然科学基金(91848205,61725303)。
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文摘
针对空间翻滚目标涡流消旋任务执行效率低和抵近安全无保证的问题,首先基于椭球包络法给出了服务星机动轨迹的直接线性凸化安全约束,以确保机动过程的安全性和最优轨迹跟踪问题的有限时间可解性;设计了垂直构型下空间消旋任务的抵近期望轨迹以增强服务星消旋力矩的作用强度,缩短任务周期。在此基础上,提出了一种反馈线性化的收缩模型预测控制(FLC-MPC)算法,有效跟踪所提出的期望轨迹,并严格保证安全约束及控制输入约束下受控系统的稳定性。最后,利用所提出的控制方法对阿丽亚娜-4火箭上面级进行消旋仿真,结果表明该方法能有效提高消旋效率,并保证服务星的安全稳定。
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关键词
空间翻滚目标
涡流消旋
安全约束
反馈线性化
模型预测控制
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Keywords
Space tumbling target
Eddy current detumbling
Safety constraint
Feedback linearization
Model predictive control
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分类号
V448.2
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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