空间多体系统位置/姿态的耦合动力学与一体化控制问题研究

本项目以从事在轨服务、自主交会对接等新型航天任务的空间多体系统航天器为背景，研究其位置/姿态的耦合动力学特性与一体化控制问题。空间多体系统的位置（非系统质心）与姿态在动力学上是耦合的，同时其变质心变惯量特性又导致了位置与姿态的控制耦合。目前相关研究中交会对接方面还限于单刚体的位置与姿态的六自由度控制研究，空间机器人方面还限于机械手与基座的耦合姿态控制研究。为使空间多体系统的位置/姿态具有快速、精确的响应能力及长时间同时进行大范围轨道转移与姿态机动的能力，本项目提出对其进行位置/姿态的一体化控制。主要研究内容包括：空间挠体多体系统的位置/姿态耦合动力学建模；位置/姿态耦合动力学分析；多体系统质量特性参数在轨辨识与构型设计；位置/姿态一体化控制器设计；失效模式下的系统控制方法设计。本课题的研究成果将为我国未来在轨服务、自主交会对接等新型航天任务的实施提供坚实的理论基础与有力的技术支持。