面向空间近距离操作的机械臂与服务卫星协同控制

针对航天器在轨服务任务中涉及的空间近距离操作需求，提出一种机械臂与服务卫星协同控制方法。首先建立了机械臂和服务卫星组合体动力学模型以及服务卫星和目标卫星相对位姿耦合动力学模型。然后采用全局终端滑模控制设计了机械臂轨迹跟踪控制方法，采用PD控制设计了服务卫星相对位姿耦合控制方法，并将机械臂反作用力和力矩作为前馈补偿叠加到服务卫星控制系统中，实现了两者的协同控制。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。仿真结果表明，该方法能够满足空间近距离操作任务对机械臂和服务卫星的控制精度、稳定性和误差收敛时间的要求，具有工程实用性。     

卫星集群概念研究

卫星星座的核心特征是扩展覆盖,卫星编队飞行的核心特征是扩展基线,这些相关概念都已找到其突出优势的应用。模块化分离卫星的重点落在了卫星上,容易引起＂为什么用一群卫星取代一颗卫星＂的质疑,对认识集群技术、寻找其有突出优势的应用有误导作用。文章提出了卫星集群的概念,指出集群的组成是个性化的卫星而不是卫星分系统这一事实,重点应落在集群上;提出了卫星集群的核心特征是卫星之间的集群关系,包括信息、物质和能量等的自组织交换;提出了集群关系、个性化特征和进化能力是卫星集群的三个社会化基本特征;指出区分一颗卫星是否属于卫星集群的标准是看该卫星是否具有社会化特征;比对人类社会个体间相互联系,预测和分析了卫星集群的社会层次关系;指出卫星集群族级应用是突破口,为寻找卫星集群相对于单颗卫星具有突出优势的典型应用指出了思路和方向。     

目标捕获后航天器组合体的角动量转移与抑振规划

针对失稳目标捕获后航天器组合体的位姿调整与稳定问题，提出一种组合体角动量转移与振动抑制复合规划方法。首先建立了同时考虑了空间机械臂、目标卫星太阳翼、服务卫星太阳翼等柔性构件的航天器组合体动力学模型。然后提出角动量转移优化方法，规划机械臂最终构型，保证组合体相对稳定后的角速度最小；基于粒子群算法设计了机械臂最优抑振轨迹规划方法，抑制角动量转移过程中的机械臂和太阳翼的柔性振动。最后通过数值仿真验证了规划方法的有效性。仿真结果表明，该方法能够有效实现组合体的角动量转移，并显著降低组合体的柔性振动，具有工程实用性。     

空间机械臂系统轨迹规划仿真分析

在轨组装系统处于空间微重力环境下,其机械臂的动力学模型有别于地面环境下的。文章以空间三自由度机械臂为研究对象,采用适用于空间环境的拉格朗日方程,推导机械臂系统的动力学方程,仿真得到不同作用力矩下各关节的动力学响应,分析并校验动力学模型的准确性。仿真结果表明:所建动力学模型准确可靠,与实际相符,且直观表述了各个转角间因关节力矩不同所产生的相互耦合情况。文章还在常规的机械臂轨迹规划方法基础上,提出一种新的轨迹逼近策略,并对比两种不同轨迹逼近策略的优劣,证明本文方法在效率和精度上更优,且可确保按照期望的路径执行空间环境下的目标捕捉任务。     

即插即用模块化卫星体系结构研究

即插即用模块化卫星是模块化即插即用技术与卫星平台技术相结合的新型卫星系统,是实现空间快速响应的重要途径。文章介绍了即插即用模块化卫星的概念;分析了即插即用技术在航天任务中的应用;概括了即插即用模块化卫星的体系结构,主要包括功能模块、即插即用标准接口、卫星平台总线和系统软件。在传统卫星分系统划分的基础上进行功能分解,提出了即插即用模块化卫星功能模块的划分方案。文章的研究结果可为中国发展即插即用模块化卫星技术提供理论参考。