第1章 绪论 1
1.1 空间绳系机器人的概念 1
1.2 空间绳系机器人的研究计划与进展 2
1.2.1 空间绳系系统类型 2
1.2.2 空间绳系系统研究计划 4
1.3 空间绳系机器人飞行控制研究进展 9
1.3.1 空间绳系机器人动力学建模 10
1.3.2 空间绳系机器人目标星逼近控制 11
1.3.3 空间绳系机器人目标星抓捕控制 13
1.3.4 空间绳系机器人目标星辅助稳定控制 16
1.3.5 空间绳系机器人拖曳变轨控制 18
1.4 本书内容介绍 19
第2章 空间绳系机器人的目标逼近控制 21
2.1 空间绳系机器人的动力学模型 21
2.1.1 空间系绳动力学模型 22
2.1.2 空间绳系机器人动力学建模 23
2.1.3 空间绳系机器人动力学模型离散化 27
2.1.4 空间绳系机器人动力学模型验证 31
2.2 空间绳系机器人的中远距离逼近控制 34
2.2.1 空间绳系机器人逼近动力学任务分析 34
2.2.2 中远距离逼近的邻域最优控制器设计 37
2.2.3 仿真分析 41
2.3 空间绳系机器人的超近距离逼近控制 46
2.3.1 帆板支架边缘线观测模型 46
2.3.2 目标星超近距离逼近模型 48
2.3.3 基于直线跟踪的混合视觉伺服控制 50
2.3.4 实验分析 53
2.4 小结 56
第3章 空间绳系机器人的目标抓捕稳定控制 57
3.1 空间绳系机器人目标抓捕动力学分析 57
3.1.1 空间目标星动力学模型 57
3.1.2 空间绳系机器人／目标碰撞模型 58
3.1.3 空间绳系机器人／目标碰撞分析 60
3.2 空间绳系机器人目标抓捕稳定控制 83
3.2.1 空间绳系机器人目标抓捕模型 83
3.2.2 基于阻抗控制的抓捕鲁棒自适应控制 84
3.2.3 仿真分析 90
3.3 小结 98
第4章 利用推力器的空间目标星辅助稳定控制 99
4.1 空间绳系机器人／目标星组合体快速稳定控制 99
4.1.1 空间绳系机器人／目标星组合体动力学模型 99
4.1.2 基于快速终端滑模的组合体姿态控制器设计 101
4.1.3 基于零空间修正伪逆法的控制力矩分配 107
4.1.4 仿真分析 110
4.2 推力方向未知／变化的组合体稳定控制 115
4.2.1 推力方向未知的组合体姿态自适应控制 115
4.2.2 推力方向变化的控制力鲁棒分配 117
4.2.3 仿真分析 119
4.3 组合体姿态／系绳状态自适应稳定控制 120
4.3.1 系绳／机器人／目标星组合体动力学模型 121
4.3.2 基于动态逆的自适应抗饱和控制 121
4.3.3 仿真分析 124
4.4 小结 132
第5章 系绳／推力器协调的空间目标星辅助稳定控制 133
5.1 系绳张力／推力器协调稳定控制 133
5.1.1 系绳张力／推力器协调稳定控制任务分析 133
5.1.2 鲁棒自适应反步控制器设计 134
5.1.3 仿真分析 138
5.2 系绳机械臂机构／推力器协调稳定控制 146
5.2.1 系绳／机械臂／目标星组合体动力学建模 146
5.2.2 机械臂／推力器协调控制器 148
5.2.3 仿真分析 152
5.3 小结 156
第6章 仅利用系绳的空间目标星辅助稳定控制 158
6.1 利用系绳的机器人／目标星组合体摆动抑制 158
6.1.1 空间绳系机器人／目标星组合体动力学模型 158
6.1.2 组合体摆动抑制控制指令设计 160
6.1.3 组合体摆动抑制控制器设计 161
6.1.4 仿真分析 164
6.2 利用系绳的机器人／目标星组合体姿态稳定控制 168
6.2.1 利用系绳的机器人／目标星姿态动力学模型 168
6.2.2 姿态平衡状态与运动约束分析 172
6.2.3 姿态欠驱动抗饱和控制律设计 175
6.2.4 系绳张力控制律设计 183
6.2.5 仿真分析 184
6.3 小结 190
第7章 利用系绳的空间目标星拖曳控制 191
7.1 利用系绳的空间目标星拖曳轨道设计 191
7.1.1 组合体时间／能量拖曳轨道优化 191
7.1.2 组合体双脉冲旋转拖曳变轨方法 198
7.2 拖曳变轨中目标星防缠绕技术 201
7.2.1 考虑缠绕的空间目标星拖曳变轨模型 202
7.2.2 拖曳过程系绳缠绕抑制方法 205
7.2.3 仿真分析 207
7.3 推力／系绳不共线下的组合体姿态稳定 212
7.3.1 组合体拖曳变轨姿轨控制指令设计 212
7.3.2 欠驱动分层滑模姿轨耦合控制器 213
7.3.3 仿真分析 216
7.4 小结 219
参考文献 221