可变结构空间桁架机械臂的动力学建模

可变结构空间桁架机械臂由于具有高承载比和工作空间大等优点,有可能成为下一代空间机械臂的替代形式．本文对可变结构空间桁架机械臂的动力学问题进行建模研究,首先简要介绍了桁架机械臂系统的结构形式,然后采用笛卡尔坐标和变分原理建立系统的动力学模型,其中杆件的转动采用卡尔丹角进行描述,最后通过与ADAMS软件的计算结果对比验证本文所建模型的正确性．     

含J2摄动的有限时间航天器追逃博弈问题研究

航天器追逃博弈是航天器在轨捕获任务的一个重要问题,具有极高的军民两用双重价值．针对有限时间且考虑J2摄动的航天器追逃博弈问题,本文提出了一种精确的求解方法．该方法的核心思想是将有限时间的航天器追逃博弈问题建模为有限时间二人零和对策,则博弈中两航天器的最优控制策略可以转化为有限时间二人零和对策的鞍点解．在鞍点解的求解过程中,本文首先基于考虑J2摄动的非线性动力学方程,将两航天器动力学方程和始末边值条件与鞍点解必要条件结合得到两点边值问题,然后提出一种结合遗传算法和配点法的混合算法求解该两点边值问题以得到精确的鞍点解．本文利用数值仿真对所提方法的有效性进行了验证．结果表明：(i) 在航天器追逃博弈过程中,J2摄动对两航天器的最优控制策略具有较大影响;(ii) 所提方法能够精确求解出两航天器在有限时间的追逃博弈过程中的最优控制策略．     

自由漂浮空间非合作目标的运动预测

空间非合作目标的运动预测是航天器在轨服务中的一个重要问题。在获得非合作目标的运动预测结果后,追踪星即可规划运动轨迹以接近目标并对其进行捕获。该文提出了一种自由漂浮空间非合作目标的运动预测方法。该方法的核心思想是首先辨识出目标的姿态动力学参数和目标的质心运动学参数,然后利用参数辨识结果和目标的动力学方程实现对目标的运动预测。在姿态动力学参数的辨识过程中,首先对目标的惯性参数进行初步辨识,然后采用自适应无迹Kalman滤波器对姿态动力学参数进行粗略辨识,最后通过最优化方法进一步提高姿态动力学参数的辨识精度。该文通过数值仿真验证了所提运动预测方法的有效性。仿真结果表明,无论目标是做单轴旋转还是翻滚运动,所提运动预测方法都能够实现对目标的长时间高精度的运动预测。