联系人:柯安星
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该课题瞄准未来空间在轨应用技术,提出了太空机械臂精细操作概念,并重点研究了以实现精细操作为目标的空间大型结构在轨操作过程中的控制策略研究,并在此基础上搭建了太空机械臂在轨精细操作地面仿真及实验验证平台,对提出的最优任务搜索策略、轨迹跟踪算法和力/位混合控制策略进行了验证。
该课题首先分析了太空机械臂精细操作的基本需求,建立了太空机械臂精细操作影响因素集,并提出了考虑多约束条件的任务剖面分析方法,在考虑有限资源及避障需求的基础上,实现了太空机械臂自主任务规划和最优任务轨迹的选取;然后,针对太空机械臂常需执行大负载操作任务的特点,提出了负载操作能力最优的关节空间平滑轨迹规划方法和末端点到点轨迹跟踪策略,实现了大负载操作任务下的太空机械臂精细操作的中间过程规划;然后,在太空机械臂平滑跟踪轨迹的基础上,开展了对接过程中接触空间的力/位混合控制方法研究,并提出了相应接完成后的控制模型切换策略和对稳定控制策略,保证了在轨精细操作任务的顺利实现,由此组成一套由预期处理、中间规划及最终实现的太空机械臂精细操作任务流程;最后,搭建了由气浮平台、机械臂系统、控制系统、目标星系统及传感测量系统组成的空间机械臂精细操作地面实验平台,并且基于VC 搭建了空间对接碰撞机械臂中央控制及可视化仿真集成系统软件,用来控制机械臂实物运动,控制各类传感器进行实物实验的数据采集及分析、绘图,验证了该课题所研究理论的正确性和实用性。
该课题的理论研究成果有:考虑多约束条件的精细操作任务剖面分析方法,自由空间中太空机械臂精细操作轨迹控制策略,接触空间中力/位混合控制策略和对接完成后的稳定控制策略及控制模型切换策略等。
该课题的研究成果可以为我国未来太空机械臂的在轨应用,空间站的构建等提供理论依据及参考,为我国的航天事业做出一定的贡献。