国家高技术研究发展计划(2005AA745060)
- 作品数：17 被引量：160H指数：8
- 相关作者：梁斌李葆华强文义李成王常虹更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学上海航天控制工程研究所更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国防科技技术预先研究基金中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术交通运输工程机械工程更多>>
- 不确定性空间机器人自适应Terminal滑模控制方法被引量：8
- 2010年
- 分析了空间机器人本体质量变化和负载情况变化对系统动力学不确定性的影响,并针对空间机器人操作负载变化显著的特点,设计了一种自适应Terminal滑模控制方法。利用RBF神经网络在线学习系统的不确定性上界,系统状态始终保持在滑模面上,并能保证系统控制误差在有限时间内收敛。以两自由度空间机器人为对象,对不同负载情况的运动进行了仿真,结果表明这种滑模控制方法对系统负载变化不敏感,并能保证期望控制精度。
- 薛力军胡松华梁斌李成强文义
- 关键词：自动控制技术空间机器人自适应控制TERMINAL滑模控制
- 借助系绳实现卫星对异面轨道捕获被引量：1
- 2010年
- 卫星对异面轨道捕获是通过燃料的消耗来实现的,然而燃料是不可再生的。针对这一问题,研究了借助系绳实现卫星对异面轨道捕获的方法。首先,根据系统动力学模型,推导出系绳剪断瞬间主星和子星的位置和速度的数学表达式,并提出实现卫星轨道面改变的必要条件。其次,定性地分析了系绳参数对轨道倾角变化的影响。最后,结合仿真实例对轨道倾角的变化进行了定量分析。结果表明:系绳面外摆角的角速率是影响轨道倾角变化的主要因素,且其值越大,轨道倾角的变化值越大,然而轨道倾角变化值的增加会造成系绳拉力的变大,因此当此方法用于实现卫星的大倾角机动时,还需考虑系绳的拉力对轨道倾角变化的限制。
- 何勇梁斌李成徐文福
- 关键词：绳系卫星系统轨道捕获轨道倾角
- 利用地磁/星光观测角度的飞行器自主导航方法被引量：7
- 2011年
- 针对地磁场模型精度较低从而导致导航精度不高及基于轨道动力学方程的天文导航方法的局限性问题,提出了一种利用天文/地磁信息进行飞行器自主导航的方法,建立了适用于一般飞行器的动力学方程,并推导了系统的观测方程。该方法以星光与地磁矢量夹角为观测量,采用Unscenteal Kalman Filter(UKF)方法估计飞行器的位置和速度。仿真结果表明:该算法的导航精度相对于地磁导航有较明显的提高;滤波收敛性、稳定性较好;在较大观测噪声的情况下,也能够获得较稳定的滤波效果;误差不随时间而累积。建立的动力学方程能够满足飞行器机动飞行,且能保证较高的导航精度,证明该方程具有普遍的适用性。
- 刘睿王常虹李葆华
- 关键词：地磁场导航精度UKF动力学方程
- 空间机器人分布式滑模变结构控制方法被引量：8
- 2009年
- 针对空间机器人的动力学特性和星载控制系统的结构特点,分别基于干扰上确界和比例切换,设计了2种分布式滑模变结构控制方法,以实现在存在不确定干扰和关节摩擦力矩情况下基座姿态和关节运动的综合控制。首先给出了空间机器人的动力学模型和关节低速摩擦力矩模型,并以两自由度空间机器人为例,介绍了2种分布式滑模变结构控制方法的推导过程。通过仿真实验,对2种控制方法进行了对比,结果表明分布式变结构控制方法在简化算法的同时,能够保证系统控制性能,并对干扰和参数变化具有较强的鲁棒性。
- 薛力军胡松华梁斌李成强文义
- 关键词：空间机器人变结构控制准滑动模态
- 自适应交互多模型滤波在INS/CNS组合导航中的应用被引量：14
- 2010年
- 针对惯性/天文(INS/CNS)组合导航系统中由于量测噪声的统计特性随应用环境发生变化而导致滤波精度降低的的问题,提出了一种基于自适应交互多模型(AIMM)的组合导航算法,该算法将改进的Sage-Husa自适应滤波器与交互多模型相结合,以少量的模型实现对实际模态的覆盖。仿真结果表明:与常规Kalman滤波方法相比,该方法较好地覆盖了实际模态变化情况,实现了对量测噪声统计特性变化的自适应调整,在观测值发生异常时,导航参数误差没有大的跳变,导航滤波器在观测值异常时具有一定的自适应能力,从而保证了导航滤波器的可靠运行,提高了导航系统的精度和可靠性。
- 刘睿王常虹李葆华
- 关键词：组合导航自适应滤波可靠性
- 适用于星敏感器的预测未知恒星星像质心算法被引量：11
- 2009年
- 提出了一种自主预测视场内未知恒星星像质心算法。该算法采用星跟踪算法来提取视场内已知恒星星像坐标。根据已知恒星信息从主星表中搜索视场内所有未知恒星,并采用这些信息预测所有未知恒星的理想像平面中心,从以这些预测的理想坐标为中心的范围内提取相应的实际星像坐标。同时采用已知恒星来验证未知恒星星像坐标。最后,对该算法进行了外场观星测试。实验结果表明:该方法提取未知恒星星像坐标时,扫描星图的像元只有局部提取星像算法的0.12%,所以进一步提高了数据更新率。
- 李葆华马衍宇刘睿王常虹
- 关键词：星敏感器星图识别
- 天文导航中的星敏感器技术被引量：24
- 2009年
- 由于星敏感器仅仅工作在全天球的识别模式下远不能满足当前飞行器任务的需要,提出了当星敏感器有足够的先验信息情况下,可在星跟踪模式或者预测星像模式下工作,来提高星敏感器的数据更新率,降低由全天球识别带来误匹配的可能性。本文提出了一种新的星跟踪算法来克服飞行器在大角速度飞行情况下传统星跟踪算法处理时间过长等不足;为了消除由于系统噪声带来的误差,还提出了星图滤波和星像滤波的方法。实验结果表明,当飞行器在2.25°/s的角速度下飞行时,星敏感器能在10pixel×10pixel的范围内从星图中正确提取星像,星图经去噪后,星敏感器输出精度提高了近5″,从而使星敏器可在飞行器高动态飞行情况下实现高精度、高更新率的姿态输出。文中描述的所有方法已在2007年和2008年进行了地面观星测试,并于2009年即将应用于某些卫星的姿控系统中。
- 李葆华刘国良刘睿王常虹
- 关键词：天文导航星敏感器
- 一种适用于星敏感器的大角速度下星跟踪算法被引量：4
- 2012年
- 传统的星敏感器预报方法是利用当前四元数和陀螺输出角速度来预测下帧姿态四元数,再通过预测的四元数计算视场内恒星的理想星像坐标,最后在这些理想坐标为中心的范围内来获取实际的星像坐标。但是,由于陀螺漂移的存在,随着时间的增加,预测的理想坐标与实际坐标偏差越来越大,获取实际星像坐标扫描的区域越来越大,星敏感器的数据更新率也随之降低。为此,本文提出了一种适用于星敏感器的大角速度下星跟踪算法。首先根据连续两帧的姿态偏差计算星敏感器的角速度,利用角速度来计算星敏感器当前时刻与最近上一帧的姿态偏差。然后以该姿态偏差来预报当前时刻的星敏感器姿态输出,这样不仅提高了数据更新率,而且满足飞行器在大角速度机动时单纯采用星敏感器进行姿态测控的要求。最后,采用2010年外场试验实际观星数据对该算法进行了仿真验证。
- 管宇张迎春王常虹
- 关键词：天文导航星敏感器
- 自由漂浮空间机器人的笛卡尔连续路径规划被引量：26
- 2008年
- 对于自由漂浮空间机器人,位置级逆运动学方程不适合于笛卡尔连续路径的规划,而且机械臂的运动会对基座产生扰动.为此提出了基于速度级逆运动学方程的方法,可实现5个目标:1)惯性空间连续位姿跟踪;2)基座姿态无扰动的连续位置跟踪;3)基座姿态无扰动的连续姿态跟踪;4)基座姿态调整的连续位置跟踪;5)基座姿态调整的连续姿态跟踪.采用阻尼最小方差法回避动力学奇异,所规划的路径连续平滑.仿真结果表明了该方法的有效性.
- 徐文福刘宇强文义梁斌李成
- 关键词：空间机器人动力学奇异
- 空间3R机器人工作空间分析被引量：24
- 2007年
- 由于存在动力学耦合,空间机器人工作空间的分析比地面机器人复杂得多,以往的研究仅针对平面运动的情况,本文探讨了三维工作空间的分析方法。首先根据基座的不同控制策略,推导了基座位姿固定、自由飞行及自由漂浮三种模式的运动学方程,然后分析相应的工作空间。基座位姿固定时,采用几何分析法;基座自由飞行时,借助虚拟机械臂分析其受限工作空间;而对于自由漂浮模式,结合角动量守恒方程,提出了计算路径相关工作空间和路径无关工作空间的数值算法。文中以3R机器人为例进行实际计算,比较了各种工作空间的特点。最后讨论了动力学奇异回避方法,并提出减小其影响的建议。
- 徐文福李立涛梁斌李成强文义
- 关键词：空间机器人动力学奇异路径规划
