空间控制技术与应用

Select 基于经验学习的空间机器人精细抓捕方法

孙富春, 刘春芳

2015, 41(5): 1-5. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.001

摘要 ( 371 )

PDF (2118KB) ( 382 )

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机器人在空间环境下完成对复杂形状物体的精细操作，要求其具有较强的自主操作规划能力.从学习人类经验出发，模仿人类经验生成来建立经验数据库，提出有效的物体分类方法，在物体类别基础上，识别同类物体的可抓取区域，并提出“单拇指”姿态规划方法，将对物体的操作经验泛化到同类物体的操作规划中.试验证明了算法的有效性.

Select 基于双目视觉的非合作目标逼近控制系统设计与仿真

郭延宁, 韩旭, 郭增千, 张瑶, 马广富

2015, 41(5): 6. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.002

摘要 ( 313 )

PDF (2075KB) ( 313 )

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主要研究空间非合作目标近距离逼近过程的控制系统设计与仿真问题.针对采用双目视觉敏感器实现对非合作目标的观测情况，提出一种考虑成像误差的目标位置矢量计算方法，有效保证目标位置解算的可行性.在主星视线坐标系下，分别考虑逼近过程的最大相对速度约束、控制推力和力矩约束，设计了基于非线性项解耦的递阶饱和PID形式的近距离逼近位置控制律和姿态控制律，并在逼近过程中设置停泊点以确保与目标无碰撞.最后对典型航天器非合作目标抓捕任务进行了数学仿真，仿真结果表明所提出的方法可在满足各种约束的情况下有效实现任意方向的空间非合作目标的抓捕任务.

Select 串并混联空间机械臂全自由度轨迹规划算法

王勇, 唐强, 徐拴锋, 朱志斌, 何英姿, 魏春岭

2015, 41(5): 13-18. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.003

摘要 ( 398 )

PDF (3213KB) ( 360 )

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目前，国内外对串并混联空间机械臂的研究较少；而且大多在舍弃冗余自由度的情况下进行轨迹规划.针对7自由度串并混联空间机械臂，提出了一种基于解析解、并且充分放开全部7个自由度的机械臂轨迹规划算法.该规划算法既扩大了串并混联空间机械臂的规划可达空间，又保证了规划的实时性，同时还保留了结构承载能力强的优点，可以充分发挥其作为空间抓捕用臂的优势.通过仿真和地面空间操作抓捕试验，验证了算法的有效性.

Select 基于Smith预测控制的空间机器人遥操作研究

刘冬雨, 刘宏, 黄龙飞

2015, 41(5): 19. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.004

摘要 ( 337 )

PDF (4576KB) ( 321 )

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基于无源性理论分析机器人时延双向遥操作不稳定的原因.为保证系统稳定，提出一个结合Smith预测控制与在线修正环境参数的控制策略.针对机器人接触性操作任务中环境模型参数的辨识，通过拉弹簧试验给出了在线辨识方法，并对提出控制策略的稳定性和透明性进行仿真分析.完成了机器人在时延条件下拉弹簧遥操作试验，结果表明在结构化环境中所提出的方法可以提供操作者较好的透明性.

Select 一种基于串联解耦的陀螺飞轮摆角控制方法

章晓明, 李海军

2015, 41(5): 23. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.005

摘要 ( 387 )

PDF (5258KB) ( 230 )

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陀螺飞轮通过挠性支撑的动量轮转子加减速及侧向摆动实现三轴控制力矩输出，飞轮转子两维侧摆伺服系统是实现三轴力矩输出功能的关键.高速转子两维侧摆运动存在强耦合，采用常规的PID控制器无法实现两通道独立输出控制力矩.给出了一种解耦控制方法，通过串联解耦矩阵实现两维摆角解耦控制，并通过实时计算解耦矩阵系数解决解耦矩阵随飞轮转子转速时变的问题.数值仿真结果验证了这种解耦控制方法的有效性.

Select 月球上升段PEG参数自适应估计

王志文, 张洪华

2015, 41(5): 28. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.006

摘要 ( 327 )

PDF (2257KB) ( 280 )

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针对月球上升器主动段制导中面临的上升器实际参数与制导计算机中存储参数不一致的问题，研究并提出PEG参数自适应估计的方法.通过分析，将对PEG制导有影响的参数如质量、质量流量、比冲、推力等转化为两个参数vex和τ，并利用加速度计输出对其进行估计.最后通过对使用参数自适应估计的PEG和未使用参数自适应估计的PEG的对比仿真，验证了PEG参数自适应估计的必要性和有效性.

Select 太阳帆板驱动机构微振动建模及摩擦补偿研究

张可墨, 张强, 程俊波

2015, 41(5): 33. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.007

摘要 ( 389 )

PDF (2671KB) ( 304 )

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从太阳帆板驱动机构（SADA）微振动产生机理出发，考虑电机谐波力矩和导电环摩擦力矩对电机输出力矩的影响，建立以永磁同步电机（PMSM）为驱动源的闭环SADA模型及其与挠性负载耦合的动力学方程.通过拟合电机低速运行时导电环摩擦力矩随转速的变化曲线，利用非线性最小二乘法辨识摩擦模型静态参数，并在电机闭环反馈调节机制中引入摩擦补偿环节.通过对比和分析摩擦补偿前后电机控制量以及帆板转速输出的变化，仿真结果表明摩擦补偿在一定程度上消除了摩擦对SADA低速运行性能的影响，为降低SADA对超静卫星平台和高性能载荷的影响以及展开对其微振动优化和抑制提供依据.

Select 一种二浮陀螺仪热仿真分析及试验验证

张沛勇, 孙丽, 武丽花

2015, 41(5): 39. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.008

摘要 ( 305 )

PDF (2532KB) ( 274 )

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针对某卫星姿态控制系统中的重要测量部件二浮陀螺仪的精度及可靠性不断提高的要求，为了分析、掌握二浮陀螺仪的热设计及内部温度场分布对其精度和可靠性的影响，利用Ansys Fluent软件对二浮陀螺仪温度场进行仿真分析，得出其内部温度场分布情况，并与热真空试验数据进行比对，验证了二浮陀螺仪有限元模型及边界条件的准确性，根据仿真结果提出改善二浮陀螺仪热设计的优化措施.

Select 基于多面体模型的数据依赖分析方法

李川, 陈朝晖

2015, 41(5): 43. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.03.009

摘要 ( 356 )

PDF (1058KB) ( 380 )

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设计一种基于多面体模型的静态数据依赖分析方法，对程序中的循环体进行分析，将生存周期思想引入到数据的依赖分析中.数据的依赖关系中只有流依赖是无法消除的固有依赖，必须保持变换前的执行顺序，而输出依赖和反依赖可以通过标量扩展及向前替换等方法消去.对传统数据依赖分析进行改进，通过分析内存单元的生存周期，摒除不必要的伪依赖，从而可以对更多的循环体进行变换.通过实验表明了该方法的可行性和有效性.

Select 执行机构驱动单元软件的设计与分析

赵性颂, 董晓刚, 杨晓龙, 牛和明, 高猛

2015, 41(5): 53. doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2015.05.011

摘要 ( 288 )

PDF (1682KB) ( 326 )