《高安全性環月軌道遙操作交會人機聯合共享控制》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由唐國金擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高安全性環月軌道遙操作交會人機聯合共享控制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：唐國金
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
我國嫦娥三期探測任務要進行月球採樣返回，需在環月軌道進行太空飛行器的交會。為了提高無人探測器環月軌道交會的成功率和安全性，地面操作人員可利用遙操作技術實施環月軌道交會任務。本項目以環月軌道交會為背景，研究複雜力學環境及變化大時延下具有高安全性的遙操作交會控制方法。引入Smith預估原理，分析地月遙操作迴路中的時延產生機理，結合精確動力學模型，推導高精度狀態預測算法；揭示人控能力隨時延變化的理論模型，考慮時延等特殊因素，研究人在迴路的遙操作交會安全性評估方法；基於安全性評估和人工勢場理論，研究人機在環月軌道遙操作交會中的權重分配，提出共享控制方法；研製環月軌道遙操作交會半實物仿真系統，並開展地面操作實驗，對所建模型中的關鍵參數進行辨識，對所提方法進行驗證。項目研究將形成環月軌道遙操作交會安全控制的理論與方法體系，研究成果對我國探月工程、載人登月及深空探測等空間活動具有重要理論意義和實踐價值。
結題摘要
我國嫦娥三期探測任務要進行月球採樣返回，需在環月軌道進行太空飛行器的交會，遙操作技術可提高無人探測器環月軌道交會的成功率和安全性。本項目研究複雜力學環境及變化大時延下具有高安全性的遙操作交會控制方法。主要研究成果如下： 提出了基於Smith預估的遙操作交會狀態預測算法。（1）建立了遙操作交會控制迴路中的時延計算模型，分析了時延對控制系統穩定性的影響；（2）基於時延緩衝算法和相對動力學模型，推導了基於Smith預估的狀態預測算法；（3）基於遙操作交會仿真系統，開展了無預測顯示輔助和有預測顯示輔助的遙操作交會仿真實驗。 提出了遙操作交會軌跡的安全性動態評估方法。（1）對遙操作交會中相對運動規律和人的信息處理特性進行分析，設計了人的操作策略；（2）分析了遙操作交會的安全性影響因素，建立了安全走廊並設計了安全準則。推導了狀態預測偏差的實時計算公式，並建立了安全性的實時評估模型；（3）開展了隨機初始條件下的遙操作交會仿真實驗，對安全性動態評估方法進行驗證。 研究了遙操作交會人機聯合共享控制算法。（1）基於人工勢場理論，建立了遙操作交會的共享控制模型；（2）分析了追蹤太空飛行器在安全走廊內受到人工勢場力作用時，提出了基於九點控制原理的可變權重計算方法，解決人工勢場力的過度作用問題；（3）基於遙操作交會仿真系統，對人機聯合的共享控制算法進行驗證。 設計了操縱品質評價方案並進行實驗。（1）說明了操縱品質評價對系統研製的工程意義，設計了遙操作交會對接系統操縱品質評價方案；（2）按照一定的人員選取原則，選定了12名試驗人員作為遙操作交會對接系統操縱品質評價的主體；選取了各種評價指標，對指標內容和使用方法進行了說明；（3）根據是否採用預顯示方法和人機聯合共享控制方法制定了四種控制模式，開展了四種模式下的操縱品質評價試驗。 本項目研究構建了環月軌道遙操作交會安全控制的理論與方法體系，對我國探月工程、載人登月及深空探測等空間活動具有重要理論意義和實踐價值。
