摘要：对近圆轨道上航天器在轨长期伴随飞行的轨道控制方法进行了研究。比较了采用C-W方程(Clohess-Wiltsire)解析解和轨道根数两种方法描述相对运动的相同点和差异。分析影响航天器长期伴随飞行的各种因素。在总结相对运动规律的情况下设计轨道修正条件,提出两种伴随飞行的轨道控制方法,并分别对两种方法的控制效果进行理论分析。数学仿真结果表明两种控制方法都能实现航天器长期伴随飞行,且第二种方法能够较大程度上节省燃料消耗。

摘要：针对两个航天器的最终逼近,对采用光学成像敏感器进行测量的相对导航算法进行了研究。结合航天器相对运动的动力学模型和光学成像敏感器的测量模型,在分析系统噪声和测量噪声的基础上提出一种基于线性卡尔曼滤波的相对导航算法。在滤波器具体设计过程中,对由于星体姿态和安装引起的测量偏差进行了补偿,并在考虑光学测量敏感器测量时延的情况下对相对导航算法进行了改进。最后进行了光学敏感器在回路中的实时仿真,仿真结果验证了相对导航算法的有效性和合理性。

摘要：提出了一种适用于空间机器人在轨对非合作目标进行测量的"激光测距仪+可见光测角相机"组合的联邦卡尔曼滤波相对导航算法。分析了激光测距仪和可见光相机进行非合作目标测量时存在的问题,为此设计了一套包括分别基于测角信息和测距信息的子滤波器,以及进行子滤波器数据融合的主滤波器在内的联邦卡尔曼滤波器,并提出了具体的判据来对子滤波器进行"条件重置"。仿真实验数据表明该联邦卡尔曼滤波器能够在部分目标测量设备的输出出现暂时故障情况下输出较为平稳的相对导航数据,并且滤波算法具有较好的容错性。

摘要：针对空间机器人的特点设计了多种遥操作控制模式,提出了空间机器人遥操作分层控制结构LATSR(Layered Architecture for Teleoperation of Space Robot),并研制了一套遥操作系统,包括任务规划子系统、主从控制子系统、预测仿真子系统、信息处理子系统和地面验证子系统.最后利用该系统开展了多项遥操作实验,对整个系统及各子系统的功能和性能进行了检验.该系统具有灵活的操作接口,既为一般用户提供了简便的用户界面,也为机器人专家提供了底层控制能力.

摘要：空间机器人由于加工、装配误差以及在轨燃料消耗等因素使其名义公称参数与实际动力学参数相比存在一定的误差。空间机器人路径规划和地面机器人不同,其广义雅克比矩阵包含动力学参数,使计算的轨迹偏离实际要求的路径,引起末端位姿误差。本文根据自由飘浮空间机器人的角动量守恒方程式,对一种两自由度空间机器人的基座以及机械臂的各个关节分别单独做三次多项式轨迹激励,利用基于偏差模型的最小二乘法和遗传算法对动力学参数进行辨识。仿真结果表明,遗传算法的计算稳定性和对动力学参数辩识精度优于最小二乘法。

摘要：分析了空间机器人本体质量变化和负载情况变化对系统动力学不确定性的影响,并针对空间机器人操作负载变化显著的特点,设计了一种自适应Terminal滑模控制方法。利用RBF神经网络在线学习系统的不确定性上界,系统状态始终保持在滑模面上,并能保证系统控制误差在有限时间内收敛。以两自由度空间机器人为对象,对不同负载情况的运动进行了仿真,结果表明这种滑模控制方法对系统负载变化不敏感,并能保证期望控制精度。

摘要：三维预测仿真技术是目前解决大时延遥操作的主要方法,在空间机器人的遥操作中起着至关重要的作用。针对自由飞行空间机器人建立了一套遥操作三维预测仿真系统,并进行了地面演示验证。首先介绍了空间机器人系统及其遥操作分系统组成,以及图形预测仿真原理。然后详细介绍了遥操作分系统预测仿真子系统的开发,该子系统基于面向对象的思想和MVC(Model-View-Controller)模式进行设计,采用Java语言和Java3D图形库进行开发。仿真系统以空间机器人的运动学模型和动力学模型进行驱动,具有快速、准确的图形碰撞检测功能。最后建立了遥操作地面演示验证系统,进行了多次遥操作实验。结果表明了预测仿真子系统的有效性。

摘要：空间机器人由于基座可以自由运动,增加了自由度,其运动学和动力学模型比地面固定基座机器人要复杂得多,而且低轨航天器受重力梯度影响较大。首先推导了空间机器人的运动学方程,并采用拉格朗日方程建立了正动力学模型,然后基于牛顿-欧拉法推导了空间机器人的耦合动力学方程,给出了动力学非线性项的数值计算方法,还推导了空间机器人在轨运动时的重力梯度力矩。最后,针对一类串联旋转关节的空间机器人,采用模块化设计的思想建立了动力学仿真模型,利用所建仿真模型对空间机器人的操作任务进行数值仿真,分析了重力梯度力矩的影响,提出了减小这些影响的建议。

摘要：针对空间机器人的动力学特性和星载控制系统的结构特点,分别基于干扰上确界和比例切换,设计了2种分布式滑模变结构控制方法,以实现在存在不确定干扰和关节摩擦力矩情况下基座姿态和关节运动的综合控制。首先给出了空间机器人的动力学模型和关节低速摩擦力矩模型,并以两自由度空间机器人为例,介绍了2种分布式滑模变结构控制方法的推导过程。通过仿真实验,对2种控制方法进行了对比,结果表明分布式变结构控制方法在简化算法的同时,能够保证系统控制性能,并对干扰和参数变化具有较强的鲁棒性。

摘要：介绍一种使用工业计算机和无线网卡研制的小卫星气浮台测控终端模拟器。测控终端模拟器的主要任务是模拟地面站的遥测遥控功能,其软件开发平台采用了NI公司的LabW indows/CVI。应用模块化方法设计的测控终端模拟器软件,可实现遥测数据接收、解码、显示、存储和数据回放功能,并能通过无线网络向小卫星气浮台发送遥控指令。试验结果表明,小卫星气浮台与地面测控站之间通信过程模拟效果令人满意。