[发明专利]一种空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制方法

说明书

技术领域

本发明属于航天器控制技术研究领域，具体涉及一种空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制方法。

背景技术

空间绳系机器人由于其灵活、安全、燃料消耗低等特点，在空间在轨服务中有着广泛的作用，可以进行失效卫星救助、太空垃圾清理、辅助变轨等操作。空间绳系机械臂为空间绳系机器人的一种，其具有较大的工作空间和灵巧的操作性能。

根据空间绳系机械臂的任务流程，可以分为释放、逼近目标、目标抓捕、目标抓捕后稳定和目标捕获后操作五个阶段，其中抓捕后的复合体姿态控制是空间绳系机械臂的主要研究之一。空间绳系机械臂对目标抓捕后，由于碰撞和目标本身的自旋，导致抓捕后复合体的姿态不稳定，不施加控制甚至会发生系绳缠绕，系绳的拉力对平台本身的巨大干扰，因此，需要对抓捕后复合体的姿态进行控制。由于空间绳系机械臂自身的控制力矩较小，且燃料有限，使得仅仅使用空间绳系机械臂自身推力器是很难实现抓捕后复合体的姿态稳定，因此有必要利用系绳和推力器协调对复合体姿态进行控制。抓捕后的复合体姿态控制直接影响着任务的成败，它成为空间绳系机器人领域的研究重点。

申请号为：201310018221.7的中国专利提出了一种空间绳系机器人抓捕后复合体控制方法，利用推力器和系绳实现复合体的稳定控制，其利用系绳拉力提供控制力矩时，其力臂被动不可改变，大大限制了系绳拉力的使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以广泛应用于空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制中的空间绳系机械臂目标抓捕后复合体姿态稳定控制方法，该控制方法可以降低对推力器推力要求，减少燃料消耗，有效实现空间绳系机械臂抓捕后复合体的姿态稳定控制。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案包括以下步骤：

1)建立空间绳系机械臂目标抓捕后复合体动力学方程；

2)计算出复合体期望的姿态控制力矩u；

3)姿态控制力矩的协调分配；

4)姿态控制力矩的实现。

所述的步骤1)中，空间绳系机械臂目标抓捕后复合体动力学方程为：

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