检索结果-内蒙古大学图书馆

工程科学学报 2025年第4期47卷 753-767页

作者：孙倩郑琳铄贾英民北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

随着航天技术的快速发展,空间机器人逐渐被广泛应用于空间碎片清除、故障航天器维修、失控卫星捕获等在轨服务中.在这类任务中,空间机器人的末端执行器需要跟踪预设轨迹到达捕获点,完成空间目标的捕获以及后续操作.然而,复杂的太空环境... 详细信息

随着航天技术的快速发展,空间机器人逐渐被广泛应用于空间碎片清除、故障航天器维修、失控卫星捕获等在轨服务中.在这类任务中,空间机器人的末端执行器需要跟踪预设轨迹到达捕获点,完成空间目标的捕获以及后续操作.然而,复杂的太空环境和空间机器人固有的动力学特性使路径规划和控制面临诸多挑战.本文首先回顾了世界主要航天国家在空间机器人领域的研究现状,介绍了空间机器人基于广义雅可比矩阵(Generalized Jacobian matrix,GJM)的运动学模型和基于拉格朗日法的动力学模型,以说明空间机器人的动力学特性.在此基础上,结合在轨捕获任务需求、复杂太空环境及动力学特性,归纳了空间机器人路径规划和控制领域的最新研究进展,展示了地面试验技术及其在路径规划与控制验证中的研究成果.最后,总结了当前空间机器人技术中存在的问题,并展望了未来可能的研究方向.

关键词：空间机器人在轨捕获路径规划跟踪控制重力补偿

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

在轨捕获技术发展综述

引用

机器人 2008年第5期30卷 467-480页

作者：翟光仇越梁斌李成哈尔滨工业大学空间智能系统研究所黑龙江哈尔滨150001

结合在轨捕获技术在航天任务中的应用,介绍了在轨捕获技术的发展历程.无人自主化是当前在轨捕获技术的发展方向.结合典型的自主在轨捕获系统,阐述了自主在轨捕获关键技术及发展现状,并指出了目前基于空间机械臂的刚性在轨捕获模式的局限... 详细信息

结合在轨捕获技术在航天任务中的应用,介绍了在轨捕获技术的发展历程.无人自主化是当前在轨捕获技术的发展方向.结合典型的自主在轨捕获系统,阐述了自主在轨捕获关键技术及发展现状,并指出了目前基于空间机械臂的刚性在轨捕获模式的局限性.提出了一种新的基于柔性网的柔性在轨捕获模式,该模式比刚性机构在轨捕获模式具有诸多优点,是在轨捕获技术发展的一个新趋势.

关键词：在轨捕获交会对接机械臂柔性网

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

在轨捕获过程空间组合体惯量矩阵智能辨识

在轨捕获过程空间组合体惯量矩阵智能辨识

引用

作者：初未萌大连理工大学

学位级别：博士

随着太空任务的不断拓展,因燃料耗尽或系统故障等原因造成的失控航天器日益增多,采用空间机器人捕获失控航天器并进行维修的在轨服务技术受到了国内外研究人员的广泛关注。在捕获目标过程中,空间机器人与目标构成的组合体的惯量矩阵相... 详细信息

随着太空任务的不断拓展,因燃料耗尽或系统故障等原因造成的失控航天器日益增多,采用空间机器人捕获失控航天器并进行维修的在轨服务技术受到了国内外研究人员的广泛关注。在捕获目标过程中,空间机器人与目标构成的组合体的惯量矩阵相对于捕获开始前的空间机器人本体发生了较大变化,这可能导致空间机器人无法有效控制抓捕过程中整个组合体的姿态。因此,对空间组合体惯量矩阵进行精确地辨识,具有非常重要的意义。对于空间组合体惯量矩阵辨识问题的研究可分为两种情况,一种是辨识构型固定的空间组合体惯量矩阵,这种情况属于定常系统参数辨识问题;另一种是从整个捕获过程的角度来辨识变化中的空间组合体惯量矩阵,则属于时变系统参数辨识问题。本文将同时对以上两种情况的组合体惯量矩阵辨识问题进行深入地分析与研究。另外,在实际执行辨识任务时还会面临一些难题,例如:对组合体惯量矩阵辨识的准确程度十分依赖于所测角速度的精度,而在某些干扰条件下角速度测量值中可能存在非常复杂的测量噪声;在处理实时辨识任务时,其惯量矩阵在随时间平滑变化的同时,也会在目标被捕获的瞬间发生不可预测的突变。这些问题都进一步地增加了精确辨识组合体惯量矩阵的难度。鉴于此,本文将人工智能技术中的深度学习(Deep Learning)方法应用到惯量矩阵辨识研究中,分别从定常系统与时变系统的角度,开展了空间组合体角速度测量数据中存在复杂测量噪声、捕获目标过程中组合体惯量矩阵随时间变化且存在突变情况下的惯量矩阵辨识方法研究。主要内容如下:(1)开展了空间组合体定常惯量矩阵在轨辨识方法的研究。为提高复杂测量噪声环境下对构型固定的空间组合体惯量矩阵的辨识性能,提出了一种基于深度学习的定常惯量矩阵辨识方法。首先建立了空间机器人捕获目标后组成的构型固定的空间组合体姿态动力学模型。根据该动力学模型,采用域随机化(Domain Randomization)方法生成空间组合体角速度、控制力矩和相应的惯量矩阵等数据,以模拟实际测量数据构建训练集和测试集。然后构建深度神经网络(Deep Neural Network,DNN),并利用训练集和设计的训练策略对其进行训练。最后,在两组具有不同测量噪声量级的测试集上测试了深度神经网络的辨识效果,并与递推最小二乘(Recursive Least Squares,RLS)辨识方法和采用传统训练策略训练的传统DNN进行了比较。(2)开展了基于集成深度学习(Ensemble Deep Learning)的空间组合体定常惯量矩阵在轨辨识方法的研究。由于单个DNN在采用梯度下降方法进行训练时会陷入到不同的局部最优解,从而导致训练后的DNN对参数辨识的性能不够稳定。针对上述问题,提出了一种基于最小二乘的集成深度学习方法,实现了对复杂测量噪声环境下空间组合体惯量矩阵的高精度辨识。该方法首先构造单个DNN作为集成深度学习的个体学习器(Individual Learner)。采用注入随机性(Injecting Randomness)方法获得一定数量的个体学习器后,将所有个体学习器的输出用六个线性回归函数进行集成,并基于训练数据利用最小二乘法来自动确定这些线性回归函数的最优回归系数。最后使用两组具有不同测量噪声量级的测试集对该方法的辨识性能进行了测试,并与已有的RLS辨识方法、单个DNN模型、平均集成深度学习等方法进行了比较。仿真结果表明,所提出的基于最小二乘的集成深度学习方法在辨识精度与稳定性上具有明显的优势。(3)开展了空间机器人捕获目标过程中组合体时变惯量矩阵在轨辨识方法的研究。针对空间机器人捕获目标过程组合体惯量矩阵会随时间变化且在目标被捕获瞬间发生突变情况下的参数辨识问题,提出了一种基于长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)的惯量矩阵实时辨识方法。首先根据目标捕获前后的两个阶段,分别构建空间机器人与空间组合体的动力学模型。然后根据该动力学模型结合域随机化方法获取足量数据用于训练与测试。并利用训练集和设计好的训练策略对由LSTM网络与多层全连接网络组成的深度参数辨识网络进行训练。最后使用一组测试数据测试了网络的辨识效果。仿真结果表明,该方法能够实现对组合体时变惯量矩阵的精确辨识。(4)以刚体姿态动力学的轴对称情况为切入点,开展了DNN执行参数辨识任务时的运作机制分析工作,并进而提出了一种快速构建DNN的参数生成方法。从DNN内部隐藏层的角度出发,分析了其在进行参数辨识任务时的运作机制。在对DNN各隐藏层进行分析时,以刚体姿态动力学为例,揭示了DNN各隐藏层参数与其输入之间的一些统计关系,并在阻尼谐振子和阻尼摆系统参数辨识问题上对这些统计关系进行了进一步验证。通过模仿这些统计关系提出了一种快速构建DNN的参数生成方法,最后利用测试集验证了该方法的高效性。

关键词：在轨辨识惯量矩阵深度学习深度神经网络在轨捕获

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

空间目标在轨捕获方法及关键技术综述

引用

空天技术 2022年第6期2022卷 77-96页

作者：满万鑫李新洪周思引王训张治彬航天工程大学

空间活动的日益加剧，使得空间在轨组装、在轨服务得到了大力发展。同时，空间碎片也成为了执行空间任务的一个巨大威胁。围绕以上领域涉及的共同关键技术——空间在轨捕获，提出了一种新的空间目标捕获分类形式。根据空间目标捕获装置... 详细信息

空间活动的日益加剧，使得空间在轨组装、在轨服务得到了大力发展。同时，空间碎片也成为了执行空间任务的一个巨大威胁。围绕以上领域涉及的共同关键技术——空间在轨捕获，提出了一种新的空间目标捕获分类形式。根据空间目标捕获装置末端执行机构的设计特点，将目标捕获方式总结归纳为插入式、抓取式、包络式（覆盖式）、吸附式和混合式。分别详述了每种方法的捕获原理、优缺点和发展趋势，并对涉及到的相关国内外研究项目进行了介绍。对捕获过程中的接触动力学特性、空间目标状态估计与参数辨识、目标消旋技术以及组合航天器动力学控制这四个关键技术内容进行了介绍，并就未来在轨捕获发展趋势给出了相关建议。

关键词：在轨捕获空间碎片组合航天器接触动力学消旋捕获后控制

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

直驱式两指型在轨捕获装置控制器设计

引用

空间控制技术与应用 2019年第5期45卷 8-13页

作者：矫日华倪风雷金明河哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室

针对非合作目标的在轨捕获,本文设计了一种直驱式两指型在轨捕获装置控制器.针对空间单粒子翻转事件影响,采用反熔丝FPGA作为控制器的核心处理单元,实现了多种传感器信息的采集,电机驱动,抱闸控制及与外部的总线通讯,并针对该捕获装置... 详细信息

针对非合作目标的在轨捕获,本文设计了一种直驱式两指型在轨捕获装置控制器.针对空间单粒子翻转事件影响,采用反熔丝FPGA作为控制器的核心处理单元,实现了多种传感器信息的采集,电机驱动,抱闸控制及与外部的总线通讯,并针对该捕获装置提出了速度控制与力矩控制的复合伺服控制策略,即在合拢和拖动阶段采用速度控制方式,在锁紧阶段采用力矩控制方式.在地面模拟实验平台进行了捕获实验,结果表明该控制器能够实现在捕获过程的运动控制并且保证锁紧力矩达到要求.

关键词：末端执行器在轨捕获 FPGA控制器无刷直流电机

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

空间飞爪在轨捕获碰撞动力学及抓捕后稳定控制研究

空间飞爪在轨捕获碰撞动力学及抓捕后稳定控制研究

引用

作者：惠倩倩长安大学

学位级别：硕士

随着航天技术的飞速进步,太空探索任务的成功率大大提升,地球轨道上的航天器数量也不断增加,它们在太空中执行着不同领域的任务。但是,一些执行完任务的废弃航天器以及它们的残骸充斥在太空轨道中,以超高速飞行并不受控制的自旋,不仅在... 详细信息

随着航天技术的飞速进步,太空探索任务的成功率大大提升,地球轨道上的航天器数量也不断增加,它们在太空中执行着不同领域的任务。但是,一些执行完任务的废弃航天器以及它们的残骸充斥在太空轨道中,以超高速飞行并不受控制的自旋,不仅在极大程度上占用太空资源,而且不可避免地与同一轨道上的其他卫星发生碰撞,严重影响正常运行的航天器及航天员的生命安全。因此,需要对这些太空垃圾进行清除,在释放轨道空间压力的同时保证在轨航天器和航天员的安全。而绝大多数的太空垃圾是具有未知参数的非合作目标,对其展开清除需要分步骤规划并实施。非合作目标的清除主要包括接近与停靠、抓捕过程以及目标拖离三个阶段。本文主要针对后两个阶段的相关问题展开研究,包括抓捕过程中的接触碰撞问题及抓捕完成后的复合体系统稳定控制问题。为解决上述问题,本文依托项目提出的新型空间飞爪捕获系统,研究了捕获机构在抓捕不同运行状态下的典型目标卫星过程中的接触碰撞规律;并针对捕获完成后的复合体系统失稳问题,设计了基于滑模控制方法的稳定控制器,用以实现复合体的姿态稳定控制。首先,建立了空间飞爪捕获机构的运动学和动力学模型。利用矢量递推方法推导了一般空间机器人的运动学模型,得出了各臂及末端与卫星基座的位置、姿态之间的数学关系式,并利用拉格朗日方程建立了其动力学模型。为了方便推导和说明,将空间飞爪捕获机构简化为单臂二连杆机构,并基于一般空间机器人的数学模型推导其运动学和动力学模型,作为接触碰撞问题理论分析的基础。其次,对捕获过程的接触碰撞问题进行了理论和仿真分析。基于捕获机构的动力学模型和碰撞理论建立了抓捕过程中的接触碰撞动力学模型,并将其应用至碰撞过程的仿真分析。从工程实验角度出发,借助ADAMS仿真平台,研究了不同运行状态下的典型目标被抓捕过程的碰撞问题,通过大量仿真实验得出接近速度、目标质量及碰撞位置等影响因素对碰撞过程的影响规律,为实际的抓捕过程提供理论上的参考。最后,设计了控制器实现复合体系统的姿态稳定控制。当抓捕完成后,由于系统质量和动量等特性发生变化,复合体的姿态发生扰动甚至失稳。针对复合体系统,设计基于推力器喷管的主动控制策略,并基于滑模控制方法提出适应的控制律,针对控制过程进行定值跟踪仿真分析,以验证所设计的控制策略和方法能够将控制量约束在合理范围内,实现复合体系统的稳定控制。

关键词：空间碎片在轨捕获接触动力学捕获后控制

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

空间目标在轨捕获技术研究综述

引用

装备学院学报 2013年第4期24卷 63-66页

作者：王超董正宏尹航高永明装备学院研究生管理大队北京101416 装备学院信息装备系北京101416

在轨服务技术的飞速发展使空间目标的在轨捕获成为迫切需要解决的关键问题。针对当前航天任务中在轨捕获方式的应用,介绍了在轨捕获技术的发展历程,阐述了各种捕获方式对空间目标进行抓捕所存在的局限性,并对在轨捕获需要解决的关键技... 详细信息

在轨服务技术的飞速发展使空间目标的在轨捕获成为迫切需要解决的关键问题。针对当前航天任务中在轨捕获方式的应用,介绍了在轨捕获技术的发展历程,阐述了各种捕获方式对空间目标进行抓捕所存在的局限性,并对在轨捕获需要解决的关键技术进行了分析。

关键词：在轨服务技术在轨捕获空间目标空间机器人

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

基于柔性关节的非合作目标在轨捕获技术及仿真

引用

装备学院学报 2013年第6期24卷 69-72页

作者：尹航曾国强高永明董正宏王超装备学院研究生管理大队北京101416 国防科学技术大学航天与材料工程学院湖南长沙410073 装备学院信息装备系北京101416

在轨服务技术的飞速发展使空间非合作目标的在轨捕获技术成为迫切需要解决的关键问题。针对当前在轨捕获非合作目标时存在的风险,提出使用磁流变技术来解决。磁流变技术在汽车悬架系统以及月球车的着陆装置中已经有很多成熟的应用,但尚... 详细信息

在轨服务技术的飞速发展使空间非合作目标的在轨捕获技术成为迫切需要解决的关键问题。针对当前在轨捕获非合作目标时存在的风险,提出使用磁流变技术来解决。磁流变技术在汽车悬架系统以及月球车的着陆装置中已经有很多成熟的应用,但尚没有应用在空间机械臂的在轨捕获中。将磁流变阻尼器关节安装在空间机械臂关节上,用来缓冲碰撞时产生的冲量,实现非合作目标的在轨捕获。

关键词：在轨捕获磁流变技术非合作目标

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

一种仿生式在轨捕获后同步隔振和俘能系统

一种仿生式在轨捕获后同步隔振和俘能系统

引用

第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：方仕童赖志慧周生喜廖维新深圳大学机电与控制工程学院西北工业大学航空学院香港中文大学机械与自动化系

在轨捕获后服务航天器的振动和漂移运动可能导致精密仪器失稳、损坏,影响在轨捕获精度甚至威胁航天器的安全运行,因此需要对在轨捕获引发的宽频振动与服务航天器进行隔离。然而,若可同时将此类宽频振动能量转换为可利用的电能,则可为服... 详细信息

在轨捕获后服务航天器的振动和漂移运动可能导致精密仪器失稳、损坏,影响在轨捕获精度甚至威胁航天器的安全运行,因此需要对在轨捕获引发的宽频振动与服务航天器进行隔离。然而,若可同时将此类宽频振动能量转换为可利用的电能,则可为服务航天器所携带的无线传感器供电,避免振动能量浪费。基于此目的并受鸟类运动启发,本研究提出了一种带有单稳态能量俘获器的四边形隔振系统,用于在轨捕获航天器的同步宽频振动隔离和能量俘获。基于Hamilton原理推导了该系统的控制方程,基于谐波平衡方法推导出了相应的无量纲近似解析模型,并通过与数值Runge-Kutta方法的比较对近似解析模型进行了验证。仿真结果表明,与没有能量俘获器的单四边形隔振系统相比,所提出的系统可以进一步改善宽频振动隔离性能,并同时实现宽频能量俘获功能。通过对系统动力学的研究证明了系统实现同步宽频隔振与俘能的机理为能量靶向转移。根据对质量比、四边形结构引起的等效刚度和阻尼、能量俘获器的机械和电气参数的参数研究,研究提出了改进隔振与俘能双重性能的指导方针。

关键词：在轨捕获振动隔离能量俘获近似解析模型参数研究

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

多航天器协同观测的空间目标状态估计研究进展

引用

中国科学:物理学、力学、天文学 2025年第2期55卷 19-39页

作者：王兆龙朱文山牟金震韩飞敬忠良上海交通大学航空航天学院上海200240 南京航空航天大学航天学院南京211106 上海航天控制技术研究所上海201109 空间目标感知全国重点实验室上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109

失效卫星等大型碎片一般处于翻滚状态,无法提供辅助测量标记,称为空间非合作翻滚目标.基于视觉测量的空间非合作翻滚目标状态估计是大型碎片在轨捕获与清除的前提.传统基于单一观测航天器的测量方法,难以长期保证良好的观测状态.多个航... 详细信息

失效卫星等大型碎片一般处于翻滚状态,无法提供辅助测量标记,称为空间非合作翻滚目标.基于视觉测量的空间非合作翻滚目标状态估计是大型碎片在轨捕获与清除的前提.传统基于单一观测航天器的测量方法,难以长期保证良好的观测状态.多个航天器分别携带视觉相机,从不同方位同步观测目标,能有效应对测量过程中的复杂干扰.基于此,本文对多航天器协同观测的空间非合作翻滚目标状态估计研究进展进行综述,从多航天器协同的概念发展、多航天器协同观测的可行性与优势分析、多相机系统自标定、多视角协同观测、空间非合作翻滚目标状态估计、测量误差分析与优化等方面归纳总结,探讨多航天器协同观测的载荷配置、空间域、基线、组网等关键问题,并给出未来的研究建议.

关键词：空间非合作翻滚目标在轨捕获相对状态估计多航天器多视角协同观测多相机组网

来源：评论

学校读者我要写书评

暂无评论

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：

通借通还

建议与咨询 留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

时间限定

文献类型

馆藏选择

核心期刊

语言

文献类型

帮助

文字说明：

检索规则说明：

检索范例：

分类表

所选分类

限定检索结果

文献类型

馆藏范围

日期分布

学科分类号

主题

机构

作者

语言

请选择保存的检索档案： 新增检索档案 确定 取消

请选择收藏分类： 新增自定义分类 确定 取消

通借通还

建议与咨询留下您的常用邮箱和电话号码，以便我们向您反馈解决方案和替代方法

请选择保存的检索档案：

请选择收藏分类：