空間非合作目標(biāo)操控及地面驗(yàn)證
空間操控技術(shù)是航天器在軌服務(wù)、空間碎片清理等在軌任務(wù)的基礎(chǔ)。《空間非合作目標(biāo)操控及地面驗(yàn)證》總結(jié)了航天飛行動(dòng)力學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在空間操控與地面實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域近十年來的科研成果�！犊臻g非合作目標(biāo)操控及地面驗(yàn)證》針對空間在軌故障航天器、失效衛(wèi)星、空間碎片等空間非合作目標(biāo)的在軌操控進(jìn)行系統(tǒng)論述和深入研究；介紹空間非合作目標(biāo)操控的核心技術(shù)，包括目標(biāo)參數(shù)識別、目標(biāo)消旋、自主安全交會(huì)對接控制、非合作目標(biāo)抓捕和地面實(shí)驗(yàn)等。另外，介紹由航天飛行動(dòng)力學(xué)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的國內(nèi)的地面液磁混合懸浮等效微重力效應(yīng)模擬平臺(tái)，以及基于此平臺(tái)開展的空間操控地面實(shí)驗(yàn)。
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目錄
前言
第1章 具有信息不完備特征的空間非合作目標(biāo)在軌識別 1
1.1 空間非合作目標(biāo)位姿質(zhì)量參數(shù)一體化估計(jì) 1
1.1.1 基于DVQ的空間非合作目標(biāo)姿軌一體化運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型 2
1.1.2 空間非合作目標(biāo)觀測模型 7
1.1.3 空間非合作目標(biāo)模型線性化 8
1.1.4 空間非合作目標(biāo)位姿質(zhì)量參數(shù)一體化估計(jì)可觀測性分析 14
1.1.5 基于EKF的空間非合作目標(biāo)位姿質(zhì)量參數(shù)一體化估計(jì) 17
1.2 基于自適應(yīng)兩步濾波的一體化估計(jì)算法 27
1.2.1 基于自適應(yīng)兩步濾波的空間非合作目標(biāo)參數(shù)估計(jì)算法 27
1.2.2 DVQ-AETSF仿真分析 32
1.3 基于深度混合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)估計(jì)算法 38
1.3.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 39
1.3.2 DCNN設(shè)計(jì) 42
1.3.3 DVQ-MANN算法設(shè)計(jì) 45
1.3.4 DVQ-MANN仿真分析 46
1.4 基于多航天器協(xié)同觀測的空間非合作目標(biāo)參數(shù)識別 50
1.4.1 多航天器協(xié)同觀測及空間非合作目標(biāo)信息提取 51
1.4.2 基于EKF的空間非合作目標(biāo)姿態(tài)解算 56
1.4.3 仿真分析 58
參考文獻(xiàn) 67
第2章 基于多航天器編隊(duì)的電磁非接觸式消旋 69
2.1 空間非合作目標(biāo)消旋方法 69
2.1.1 接觸式消旋方法 69
2.1.2 非接觸式消旋方法 73
2.1.3 其他消旋方法 76
2.2 多航天器協(xié)同電磁非接觸式消旋 77
2.2.1 問題描述 77
2.2.2 理論推導(dǎo) 78
2.2.3 仿真驗(yàn)證 85
參考文獻(xiàn) 88
第3章 多約束條件下空間非合作目標(biāo)自主安全交會(huì)對接控制 91
3.1 考慮運(yùn)動(dòng)約束的自主安全交會(huì)對接控制 91
3.1.1 坐標(biāo)系定義與運(yùn)動(dòng)模型 92
3.1.2 運(yùn)動(dòng)約束與問題描述 95
3.1.3 模型參數(shù)已知情況下的自主安全控制律設(shè)計(jì) 100
3.1.4 模型參數(shù)未知情況下的魯棒自適應(yīng)安全控制律設(shè)計(jì) 117
3.2 速度級狀態(tài)不可測的輸出反饋?zhàn)灾靼踩粫?huì)對接控制 129
3.2.1 基礎(chǔ)介紹和問題描述 131
3.2.2 輸出反饋控制律設(shè)計(jì) 134
3.3 多約束條件下的自主安全交會(huì)對接控制 150
3.3.1 問題描述 150
3.3.2 基于模型預(yù)測控制方法的自主安全交會(huì)對接控制 156
3.3.3 仿真驗(yàn)證 161
參考文獻(xiàn) 168
第4章 外形---運(yùn)動(dòng)自適應(yīng)的空間非合作目標(biāo)多指包絡(luò)抓捕 171
4.1 空間非合作目標(biāo)多指包絡(luò)抓捕問題描述 171
4.2 多指機(jī)構(gòu) 172
4.2.1 多指機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)模型 172
4.2.2 空間非合作目標(biāo)包絡(luò)條件 173
4.3 “主-從”式多指包絡(luò)算法設(shè)計(jì) 174
4.3.1 包絡(luò)點(diǎn)追蹤 175
4.3.2 包絡(luò)邊匹配 177
4.3.3 從手指構(gòu)型確定 179
4.3.4 有效包絡(luò)構(gòu)型確定 180
4.4 仿真驗(yàn)證 180
4.4.1 扁平型空間非合作目標(biāo)多指包絡(luò)抓捕 181
4.4.2 一般性三維空間非合作目標(biāo)多指包絡(luò)抓捕 184
參考文獻(xiàn) 187
第5章 液磁混合懸浮等效微重力實(shí)驗(yàn)平臺(tái)及地面實(shí)驗(yàn) 189
5.1 液磁混合懸浮的基本原理 190
5.2 地面液磁混合懸浮等效微重力效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 193
5.2.1 液浮系統(tǒng) 193
5.2.2 電磁系統(tǒng) 194
5.2.3 測量系統(tǒng) 195
5.2.4 支持保障系統(tǒng) 197
5.2.5 實(shí)驗(yàn)體系統(tǒng) 198
5.3 基于液磁混合微重力平臺(tái)的單航天器交會(huì)對接實(shí)驗(yàn) 201
5.3.1 控制系統(tǒng)模型 201
5.3.2 自抗擾控制器設(shè)計(jì) 202
5.3.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 203
參考文獻(xiàn) 205
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