近年來,航天事業(yè)飛速發(fā)展,太空探索任務與日俱增,遺留在太空中的失效航天器等空間碎片對后續(xù)在軌航天器的安全造成威脅�？臻g碎片多為非合作目標,由于長期處于失控狀態(tài),受太陽光壓、重力梯度及殘余角動量的影響逐漸失穩(wěn),最終呈現(xiàn)自由翻滾狀態(tài),因此需研究空間翻滾目標的主動消旋技術(shù),為后續(xù)在軌捕獲任務提供必要條件�？臻g自由翻滾目標大多呈現(xiàn)自旋和章動兩種運動狀態(tài)。首先建立姿態(tài)動力學模型,進而分析兩種狀態(tài)下的目標姿態(tài)運動和標記點運動規(guī)律。由于空間翻滾目標為非合作目標,消旋機器人無法精確獲得其姿態(tài)運動信息,因此需進行目標運動估計預測。通過建立四元數(shù)形式的姿態(tài)運動方程,進一步推導得到系統(tǒng)模型以及與標記點有關(guān)的觀測模型�；谌A球面-相徑容積規(guī)則,設計容積卡爾曼濾波器估計預測目標的姿態(tài)運動情況。在已知目標運動狀態(tài)的條件下,采用柔性減速刷進行翻滾目標的消旋。對于柔性減速刷進行動力學建模和接觸碰撞建模,分析柔性減速刷消旋機理,在此基礎上提出針對翻滾目標的通用消旋策略,并設計了消旋性能指標。采用柔性減速刷對空間翻滾目標消旋時,消旋過程中的接觸碰撞產(chǎn)生干擾較大,采用H_∞魯棒最優(yōu)控制器對空間機器人進... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

德國“在軌服務”任務

哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文機械臂來捕獲滾轉(zhuǎn)的非合作衛(wèi)星[3]；瑞士太空清理-1項目（CSO-1），如圖 1-2所示，計劃采用圓錐體網(wǎng)來捕獲“瑞士立方體小衛(wèi)星”（SwissCube），現(xiàn)階段已經(jīng)完成捕獲系統(tǒng)的原型樣機，下一步將研發(fā)工程機，將在 2018 年后發(fā)射[4]；日本的“空間碎片衛(wèi)星清除器”（SDMR）項目，如圖 1-3 所示，于 2010 年完成電動系繩推進的在軌演示實驗，并于 2017 年初進行了電動系繩在軌部署實驗，旨在自動調(diào)節(jié)電動系繩的傾角來控制推力，攜帶碎片離軌；歐洲航天局教育辦公室的學生團隊所設計的新概念空間系繩部署方案—繩系衛(wèi)星系統(tǒng)（TSS）—采用固定線軸技術(shù)，以進行廢棄衛(wèi)星的回收，如圖 1-4 所示，目前已完成地面試驗部分。

計劃采用圓錐體網(wǎng)來捕獲“瑞士立方體小衛(wèi)星”（SwissCube），現(xiàn)階段已經(jīng)完成捕獲系統(tǒng)的原型樣機，下一步將研發(fā)工程機，將在 2018 年后發(fā)射[4]；日本的“空間碎片衛(wèi)星清除器”（SDMR）項目，如圖 1-3 所示，于 2010 年完成電動系繩推進的在軌演示實驗，并于 2017 年初進行了電動系繩在軌部署實驗，旨在自動調(diào)節(jié)電動系繩的傾角來控制推力，攜帶碎片離軌；歐洲航天局教育辦公室的學生團隊所設計的新概念空間系繩部署方案—繩系衛(wèi)星系統(tǒng)（TSS）—采用固定線軸技術(shù)，以進行廢棄衛(wèi)星的回收，如圖 1-4 所示，目前已完成地面試驗部分。圖 1-1 德國“在軌服務”任務 圖 1-2 瑞士太空清理-1 項目

【參考文獻】：
期刊論文
[1]空間充氣展開繩網(wǎng)系統(tǒng)捕獲目標自抗擾控制研究[J]. 劉昊,魏承,譚春林,劉永健,趙陽.  自動化學報. 2019(09)
[2]EKF與UKF的目標跟蹤算法應用與對比[J]. 唐哲,王庭軍,陳志豪.  無線互聯(lián)科技. 2018(08)
[3]國外在軌服務系統(tǒng)最新發(fā)展(上)[J]. 王雪瑤.  國際太空. 2017(10)
[4]空間翻滾非合作目標消旋技術(shù)發(fā)展綜述[J]. 路勇,劉曉光,周宇,劉崇超.  航空學報. 2018(01)
[5]粒子濾波算法[J]. 王法勝,魯明羽,趙清杰,袁澤劍.  計算機學報. 2014(08)
[6]基于誤差狀態(tài)方程的機械臂H_∞最優(yōu)控制[J]. 蔡壯,張國良,田琦.  控制工程. 2014(S1)
[7]基于容積卡爾曼濾波的衛(wèi)星姿態(tài)估計[J]. 魏喜慶,宋申民.  宇航學報. 2013(02)
[8]在軌服務航天器對失控目標的姿態(tài)同步控制[J]. 耿云海,盧偉,陳雪芹.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2012(01)
[9]迭代容積卡爾曼濾波算法及其應用[J]. 穆靜,蔡遠利.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2011(07)
[10]地基激光空間碎片清除技術(shù)研究[J]. 徐浩東,李小將,李怡勇,董二奎.  裝備指揮技術(shù)學院學報. 2011(03)

博士論文
[1]基于ANCF的柔索動力學建模與自適應計算研究[D]. 張越.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]容積卡爾曼濾波算法研究及其在導航中的應用[D]. 葛磊.哈爾濱工程大學 2013
[3]基于四元數(shù)非線性濾波的飛行器姿態(tài)確定算法研究[D]. 喬相偉.哈爾濱工程大學 2011
[4]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的建模方法與控制策略研究[D]. 王俊國.華中科技大學 2004

碩士論文
[1]空間非合作目標狀態(tài)估計與消旋方案設計[D]. 邱爽.哈爾濱工業(yè)大學 2018
[2]單次任務中多塊空間碎片主動移除的仿真分析[D]. 周秀華.中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心) 2017
[3]空間飛網(wǎng)拖曳動力學研究[D]. 張瑞雄.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[4]基于庫侖力的非接觸式目標消旋研究[D]. 趙一鳴.哈爾濱工業(yè)大學 2016
[5]基于絕對節(jié)點坐標法的柔性梁動力學建模與分析[D]. 李永亮.西安電子科技大學 2014
[6]基于容積卡爾曼濾波的單站無源定位跟蹤算法研究[D]. 霍光.解放軍信息工程大學 2013
[7]基于神經(jīng)網(wǎng)絡的預測控制方法研究[D]. 段向軍.大慶石油學院 2005



本文編號：2897496