【摘 要】
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随着空间技术的发展,自由漂浮多体航天器已成为当今航天器姿态动力学与控制研究领域的一个重要研究方向.自由漂浮多体航天器系统不仅可以减少燃料,延长航天器的寿命,降低费用
【出 处】
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北京机械工业学院 北京信息科技大学
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随着空间技术的发展,自由漂浮多体航天器已成为当今航天器姿态动力学与控制研究领域的一个重要研究方向.自由漂浮多体航天器系统不仅可以减少燃料,延长航天器的寿命,降低费用,而且能代替宇航员从事各种舱外作业.多体航天器姿态运动规划是根据系统内运动以达到载体或系统的期望位形.该文对多体航天器的姿态运动规划以及各种数值方法进行了研究.众所周知,在忽略外力或外力矩作用时,多体航天器系统处于自由漂浮状态.由于其满足角动量守恒或不可积的角速度约束,系统为典型的非完整系统.根据这一特性,该文导出了空间机械臂系统(载体含有三个自由度)和双刚体航天器系统姿态运动模型.在运动规划中,根据非完整约束,建立了载体和关节速度之间的速度映射关系,从而得到了用于系统姿态运动规划的状态方程.由于非完整多体航天器运动学方程是高度非线性和强耦合的方程组,传统的优化方法用于运动规划时,一是过于复杂,算法效率低.二是容易陷入局部最优,难于搜索到全局最优解.该文根据最优控制原理和优化理论,采用遗传算法对多体航天器姿态运动按性能指标对其进行运动规划.提出了改进的遗传算法以提高运算效率和搜索能力,并且引入小波基替代传统的Fourier基.通过对空间机械臂和双刚体航天器的数值仿真,表明该文提出的方法是有效的,实现了指标函数的优化,提高了计算精度.
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