空間機器人在軌接近運動規(guī)劃與制導控制研究.pdf

1、空間機器人在軌接近是實現(xiàn)復雜在軌服務任務的基礎，涉及多項關鍵技術。特別是在復雜結構航天器附近操作，或者服務對象為失效衛(wèi)星等非合作目標時，空間機器人近距離接近過程面臨運動規(guī)劃、制導與控制等方面的技術難題。論文以執(zhí)行在軌服務任務中近距離接近段的空間機器人為研究對象，重點分析了動力學建模、運動規(guī)劃、安全接近制導與耦合動力學控制等問題。
　　1.建立了空間機器人近距離接近過程的動力學模型。
　　在完整形式相對軌道動力學建模的基礎上，

2、根據(jù)規(guī)劃與制導問題的需要得到了線性化的模型，即C-W方程；基于四元數(shù)建立了考慮目標旋轉的相對姿態(tài)動力學模型；考慮空間機器人推力器同時提供控制力與控制力矩，且推力方向受姿態(tài)的影響，建立了相對軌道與姿態(tài)的耦合動力學模型。
　　2.研究了復雜約束條件近距離接近運動規(guī)劃方法。
　　針對大型復雜結構航天器附近存在障礙，并考慮空間機器人機動性能約束的接近規(guī)劃問題，提出了一種基于改進雙向平衡快速搜索隨機樹規(guī)劃算法與進化算法結合相結合的兩級

3、路徑規(guī)劃方法。通過仿真算例驗證了該方法的有效性。
　　3.研究了基于飛越式接近的安全接近制導方法。
　　針對一類自由旋轉的非合作在軌衛(wèi)星，引入了飛越式接近方法并進行了安全接近約束條件分析；推導了基于C-W方程的制導方法，研究了燃耗與接近時間的關系；基于靶點控制方法進行了考慮執(zhí)行機構能力限制與初始狀態(tài)誤差的飛越式接近制導，仿真結果說明該方法具有一定的適應性。
　　4.進行了近距離接近段的相對軌道和相對姿態(tài)耦合控制方法研究