梁捷 秦开宇 陈力

(1.电子科技大学航空航天学院,成都 611731) (2.中国空气动力研究与发展中心,绵阳 621000) (3.福州大学机械工程及自动化学院,福州 350108)

引言

由于空间机械臂最早是在美国航天飞机、国际空间站及复杂航天器[1]上使用的,主要承担的是卫星释放或空间站组件的在轨组装工作,因此主要涉及到的是非抓捕过程空间机械臂完成特定任务操作的运动学规划、动力学与控制问题[2-21].随着空间机械臂技术的不断发展、成熟,空间机械臂具有对卫星的在轨捕获、服务、维修等操作能力是空间机械臂技术发展的必然趋势.但目前相关研究开展得并不多,且主要以减小抓取冲击的运动学规划及抓捕过程的动力学分析为主[22-24],有关控制问题的研究较少.值得注意的是,由于空间机械臂所处的复杂太空失重环境,使得具有与地面固定基机械臂系统完全不同的动力学特性及限制条件,由于空间机械臂系统的载体为自由漂浮状态,系统结构呈现出非线性和强耦合性,因此无法将惯常用于地面固定机械臂的控制方法直接推广、应用于空间机械臂控制系统中.当系统存在未知参数时,问题表现得尤其突出.同时,捕获操作后空间机械臂系统与目标卫星组成的组合体航天器镇定控制涉及的动力学模型除了具有上述空间机械臂系统模型具有的难点外,还耦合了空间机械臂系统捕获目标卫星操作过程动量、冲量的传递问题,且是叠加了空间机械臂系统与目标卫星两者动力学问题的组合模型；……