空間站轉(zhuǎn)位組裝過程姿態(tài)控制技術(shù)研究.pdf

1、以載人航天三期工程的空間站在軌組裝任務(wù)為背景，根據(jù)空間站利用轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)進(jìn)行組裝的特定任務(wù)需求，對(duì)轉(zhuǎn)位組裝過程中的多體動(dòng)力學(xué)建模進(jìn)行研究，對(duì)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)連接體的轉(zhuǎn)位路徑與運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃；針對(duì)組裝過程中空間站組合體的多體結(jié)構(gòu)、變構(gòu)型變參數(shù)、剛?cè)徇\(yùn)動(dòng)耦合等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了組合體的飛行姿態(tài)模式與控制方案，主要工作如下：
　　明確輸入條件。參考“和平號(hào)”空間站轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)關(guān)鍵參數(shù)，提出適應(yīng)于我國(guó)空間站組裝的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)初步參數(shù)，計(jì)算了空間站的質(zhì)量特性、剛?cè)?/p>

2、耦合系數(shù)，確定了控制力矩陀螺和姿態(tài)測(cè)量敏感器參數(shù)。
　　轉(zhuǎn)位組裝過程動(dòng)力學(xué)建模研究。采用擬拉格朗日方程，推導(dǎo)了帶有大柔性附件的空間站組合體轉(zhuǎn)位組裝過程中的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，建立了適合于控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型。
　　轉(zhuǎn)位組裝過程干涉影響分析與轉(zhuǎn)位路徑規(guī)劃研究?；贏DAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件，對(duì)艙段轉(zhuǎn)位過程帆板之間的干涉情況進(jìn)行仿真。推導(dǎo)出帆板干涉模型，解算出帆板間產(chǎn)生干涉的條件，確定了最佳轉(zhuǎn)位路徑。
　　轉(zhuǎn)位組裝過程運(yùn)動(dòng)參數(shù)

3、規(guī)劃研究?；贏DAMS動(dòng)力學(xué)仿真軟件，對(duì)轉(zhuǎn)位過程的帆板振動(dòng)位移、帆板振動(dòng)產(chǎn)生的干擾力矩進(jìn)行仿真與分析，對(duì)艙段轉(zhuǎn)位過程對(duì)組合體產(chǎn)生的干擾力矩和干擾角動(dòng)量進(jìn)行仿真與分析，確定了轉(zhuǎn)位過程的最佳運(yùn)動(dòng)角速度。
　　轉(zhuǎn)位組裝過程的空間站組合體姿態(tài)控制技術(shù)研究?；贚yapunov穩(wěn)定性理論，設(shè)計(jì)了一種魯棒性強(qiáng)的非線性控制算法，保持轉(zhuǎn)位過程中組合體的姿態(tài)對(duì)地定向穩(wěn)定，但引起單框架控制力矩陀螺（Single-gimbal Control Mom