《空間合作目標運動再現中的建模與控制》是依託北京航空航天大學，由賈英民擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：空間合作目標運動再現中的建模與控制
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：賈英民
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
空間合作目標的運動再現是將空間微重力環境下對空間合作目標與合作任務的影響通過地面物體的不同運動近似出來，這種再現不同於目前普遍使用的數值仿真和半實物仿真，是一種不受時間和空間限制的原理驗證，具有很大的發展潛力，代表了當前空間合作研究的發展趨勢。本項目針對運動再現中有關運動環境的建立，運動規劃的確定以及運動信息的處理等問題開展研究，主要內容包括：（1）運動再現中受控多體系統的建模；（2）運動再現中的微重力補償；（3）運動再現中的最佳化與協調控制；（4）運動再現中的網路與視覺信息快速融合；（5）運動再現原理驗證系統研製。所獲成果期望為我國空間科學研究提供基礎理論和技術支撐，促進未來空間合作實驗先期在地面更為精確地進行，以降低其型號研製風險，提高可靠性，縮短研究周期，節省投資，加快我國航天事業的發展步伐，大幅度提升我國的制天能力和可持續發展的潛力。
結題摘要
空間合作目標運動再現是將空間微重力環境對空間合作目標與合作任務的影響通過地面物體的不同運動近似重現出來，旨在提出先進的控制方法，發展相應的實現技術，建立一種不受時間與空間限制的空間運動驗證環境，完整再現太空飛行器的絕對與相對軌道與姿態運動。本項目圍繞受控多體系統建模，重力補償，多體系統協調控制與最佳化，運動信息處理及原理驗證等核心內容開展研究，主要成果包括：1、建立了耦合拓撲結構下受控多體系統之間的相對運動學關係，及考慮控制器耦合作用的系統動力學模型。基於相似性定理給出了運動再現的相似動力學模型及相似度評價準則，從理論上保證了地面驗證的等效性；2、設計了驗證軌道運動的全方位自由基座以及運動物體重力補償的懸掛系統，解決了基座自主實時定位、懸掛系統隨動跟蹤控制、張力主動懸掛設計控制等關鍵問題，建了不受時空約束的地面可移動微重力環境；3、提出了多運動基座的一致性控制，編隊控制，以及面向運動再現系統跨尺度特徵的跨尺度控制等多種控制方法，實現了運動再現中複雜大系統協調控制與最佳化；4、提出了運動圖像跨尺度描述及融合方法，改進了圖像數字採集、傳輸與處理的速度與質量，保證了空間運動再現系統中視覺跟蹤性能能夠滿足要求；5、研製了運動再現原理驗證系統，通過各子系統間的最佳化集成與協調控制，追蹤太空飛行器能夠在移動微重力環境中完成相應的位姿調整任務，進而實現空間合作過程的地面再現。本項目已發表SCI論文122篇，EI論文65篇，專利授權15項，軟體著作權登記4項，獲國家技術發明二等獎1項,第21屆國際人工生命與機器人會議傑出貢獻獎1項。這些成果為進一步深入開展空間合作控制研究奠定了堅實的基礎。
