哈尔滨工业大学科学与工业技术研究院空间智能系统研究所
- 作品数：33 被引量：600H指数：15
- 相关作者：郭碧波仇越黄振远更多>>
- 相关机构：北京航空航天大学宇航学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术航空宇航科学技术理学更多>>
- 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
- 基于角动量守恒的空间机器人动力学参数辩识被引量：7
- 2010年
- 空间机器人由于加工、装配误差以及在轨燃料消耗等因素使其名义公称参数与实际动力学参数相比存在一定的误差。空间机器人路径规划和地面机器人不同,其广义雅克比矩阵包含动力学参数,使计算的轨迹偏离实际要求的路径,引起末端位姿误差。本文根据自由飘浮空间机器人的角动量守恒方程式,对一种两自由度空间机器人的基座以及机械臂的各个关节分别单独做三次多项式轨迹激励,利用基于偏差模型的最小二乘法和遗传算法对动力学参数进行辨识。仿真结果表明,遗传算法的计算稳定性和对动力学参数辩识精度优于最小二乘法。
- 刘宇夏丹李瑰贤徐文福
- 关键词：空间机器人动力学参数辨识角动量守恒遗传算法
- 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
- 航天器质量特性参数的在轨辨识方法被引量：37
- 2010年
- 针对高精度姿态和轨道控制要求准确已知航天器质量特性的问题,提出了基于参数解耦的最小二乘法和基于PSO的非线性优化两种方法,以辨识航天器的质量、惯量和质心位置。第一种方法将惯量与质量和质心位置解耦后分别辨识;第二种方法则将参数辨识问题转换为非线性系统的全局优化问题,同时辨识出所有参数。所提出的方法均不需要假设航天器运动足够慢,克服了以往方法将待辨识参数的耦合关系强行分离的缺点,采用辨识后的参数明显提高了航天器姿态及轨道控制性能。仿真结果验证了方法的有效性。
- 徐文福何勇王学谦梁斌刘宇
- 关键词：航天器粒子群优化算法
- 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
- 空间机器人视觉伺服半物理仿真的原理与实现被引量：2
- 2009年
- 针对在地面很难对空间机器人目标捕获过程进行微重力环境下的真实实验问题,建立了半物理仿真系统,以对图像处理、路径规划以及控制等关键算法进行验证.该系统的关键在于将"虚拟环境"与"真实环境"结合起来,利用真实视觉对虚拟环境进行3D重构,以计算目标的相对位置和姿态,实现对视觉伺服控制的闭环仿真.从理论上推导了半物理仿真的原理,并提出了等效投影模型的标定方法.仿真结果表明了该方法的有效性.
- 徐文福强文义梁斌李成刘宇
- 关键词：空间机器人视觉伺服半物理仿真路径规划
- 非合作大目标位姿测量的线结构光视觉方法被引量：16
- 2012年
- 空间机器人与非合作大目标交会接近最终段,单目相机不能获取完整的特征图像而无法完成相对位姿测量。针对此问题,提出基于线结构光和单目视觉的相对位姿测量方法。以非合作大目标上的局部矩形特征为测量对象,首先,建立相对位姿测量模型并给出四个测量坐标系之间的关系;其次,通过相机对不完整矩形和线结构光的约束获得四个特征点在相机坐标系下的坐标;然后,利用四个特征点计算相机坐标系与目标坐标系之间的转移矩阵;最后,将转移矩阵分解得到矩形特征的相对位姿。通过改变影响测量精度的输入误差和标定误差等因素对该方法进行仿真验证,结果表明该测量方法是有效的。
- 高学海梁斌潘乐徐文福
- 关键词：线结构光位姿测量空间机器人
- 串联旋转关节空间机器人的动力学仿真系统被引量：2
- 2008年
- 空间机器人由于基座可以自由运动,增加了自由度,其运动学和动力学模型比地面固定基座机器人要复杂得多,而且低轨航天器受重力梯度影响较大。首先推导了空间机器人的运动学方程,并采用拉格朗日方程建立了正动力学模型,然后基于牛顿-欧拉法推导了空间机器人的耦合动力学方程,给出了动力学非线性项的数值计算方法,还推导了空间机器人在轨运动时的重力梯度力矩。最后,针对一类串联旋转关节的空间机器人,采用模块化设计的思想建立了动力学仿真模型,利用所建仿真模型对空间机器人的操作任务进行数值仿真,分析了重力梯度力矩的影响,提出了减小这些影响的建议。
- 胡松华薛力军徐文福强文义梁斌刘宇
- 关键词：自动控制技术空间机器人动力学仿真系统
- 非合作航天器的相对位姿测量被引量：31
- 2009年
- 为了解决在轨维护和轨道垃圾清除中非合作目标的识别问题,提出了基于立体视觉的位姿(位置和姿态)测量方法。采用中值滤波器对原始图像进行平滑,去除星空背景干扰和其它噪声;将Canny边沿检测器用于对平滑后的图像进行检测,得到包含边沿信息的二值图像。然后,对该二值图像进行Hough变换,提取待识别对象的直线特征,并计算直线间的交点。最后,对所提取的左、右相机图像的点特征进行3D重构,得到各点在世界坐标系中的坐标,并据此建立目标坐标系,求出其相对于世界坐标系的位置和姿态。仿真结果表明,对于较远距离(>2.5m),位置测量精度优于40mm,而近距离内(<2.0m)优于10mm,相对姿态精度优于2°,基本满足对非合作目标进行跟踪、接近、绕飞等位姿测量要求。
- 徐文福刘宇梁斌李成强文义
- 关键词：非合作目标立体视觉位姿测量交会对接
- 空间机器人非合作航天器在轨服务研究进展被引量：102
- 2012年
- 随着空间机器人和交会对接等技术的不断成熟,在轨服务将成为各种航天器寿命延长、能力升级以及轨道垃圾清理的重要手段.目前在轨的航天器、太空碎片等都是非合作目标,即没有安装用于测量的合作标志器和便于抓捕的手柄等,对此类非合作航天器的在轨服务己成为近年来研究的热点.本文首先分析了空间机器人非合作航天器在轨服务的任务特点,介绍了其应用前景;然后对主要航天大国的发展现状进行了综述,归纳了非合作在轨服务的关键技术;最后,对未来的发展趋势进行了展望.
- 梁斌杜晓东李成徐文福
- 关键词：空间机器人在轨服务非合作目标交会对接
