[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于多子星協(xié)同的空間碎片繩網(wǎng)抓捕方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910636221.0
• 申請(qǐng)日: 2019-07-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110435927B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫沖;袁源;宋金豐;車(chē)德加;陳建林;魏錦源
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B64G1/10
• 分類(lèi)號(hào): B64G1/10;B64G1/24;B64G1/66;B64G4/00
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

1.一種基于多子星協(xié)同的空間碎片繩網(wǎng)抓捕系統(tǒng)的基于多子星協(xié)同的空間碎片繩網(wǎng)抓捕方法，所述抓捕系統(tǒng)包括主星(1)和若干子星系統(tǒng)；若干子星系統(tǒng)依次可分離連接，位于連接末端的子星系統(tǒng)與主星(1)可分離連接；主星(1)上設(shè)置控制系統(tǒng)、通信雷達(dá)、遙測(cè)裝置和若干姿控裝置，通信雷達(dá)、遙測(cè)裝置和若干姿控發(fā)動(dòng)機(jī)均與控制系統(tǒng)連接；子星系統(tǒng)包括若干子星(2)和抓捕繩網(wǎng)，若干子星(2)與抓捕繩網(wǎng)邊緣均勻連接；

遙測(cè)裝置用于測(cè)量主星(1)與待捕獲空間碎片(8)的狀態(tài)信息，并發(fā)送至控制系統(tǒng)和若干子星(2)；

控制系統(tǒng)用于根據(jù)遙測(cè)裝置發(fā)送的狀態(tài)信息和/或通信雷達(dá)發(fā)送的子星狀態(tài)信息生成子星控制指令并發(fā)送至通信雷達(dá)，生成姿控控制指令發(fā)送至姿控裝置；

通信雷達(dá)用于接收子星(2)發(fā)送的子星狀態(tài)信息并發(fā)送至控制系統(tǒng)，接收控制系統(tǒng)發(fā)送的子星控制指令并發(fā)送至子星(2)；

子星(2)用于發(fā)送子星狀態(tài)信息至通信雷達(dá)，接收通信雷達(dá)發(fā)送的子星控制指令，并根據(jù)子星控制指令、子星狀態(tài)信息和待捕獲空間碎片(8)的狀態(tài)信息生成子星姿控控制指令，根據(jù)子星姿控控制指令進(jìn)行子星姿態(tài)機(jī)動(dòng)；

姿控裝置用于根據(jù)姿控控制指令進(jìn)行主星(1)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)；

抓捕繩網(wǎng)用于在子星姿態(tài)機(jī)動(dòng)的牽引下抓捕并收容待捕獲空間碎片(8)；其特征在于，所述抓捕方法包括以下步驟：

S1：通過(guò)若干姿控裝置控制主星(1)向待捕獲空間碎片(8)方向移動(dòng)；

S2：當(dāng)主星(1)與待捕獲空間碎片(8)的距離為預(yù)設(shè)距離時(shí)，雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)送子星控制指令至距離主星(1)最遠(yuǎn)的子星系統(tǒng)，該子星系統(tǒng)與主星(1)分離并向待捕獲空間碎片(8)的方向移動(dòng)；

S3：子星系統(tǒng)中的一個(gè)子星(2)通過(guò)子星狀態(tài)信息、雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)送子星控制指令以及所有子星(2)測(cè)量的待捕獲空間碎片(8)的運(yùn)動(dòng)信息，生成子星姿控控制指令并發(fā)送至其余子星(2)，所有子星(2)根據(jù)子星姿控控制指令進(jìn)行子星姿態(tài)機(jī)動(dòng)，展開(kāi)抓捕繩網(wǎng)；

S4：子星系統(tǒng)持續(xù)向待捕獲空間碎片(8)的方向移動(dòng)，至待捕獲空間碎片(8)完全進(jìn)入抓捕繩網(wǎng)時(shí)，收縮抓捕繩網(wǎng)完成抓捕。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多子星協(xié)同的空間碎片繩網(wǎng)抓捕方法，其特征在于，所述S3中展開(kāi)抓捕繩網(wǎng)的過(guò)程中，子星(2)的運(yùn)動(dòng)控制率為：

u＝k_p(x_p-x_pd)+k_v(x_v-x_vd)

其中，x_p＝[x,y,z]^T為主星(1)的位置向量，為主星(1)的速度向量；x_pd為子星(2)的期望位置，x_vd為子星(2)的期望速度，k_p和k_v均為調(diào)節(jié)系數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多子星協(xié)同的空間碎片繩網(wǎng)抓捕方法，其特征在于，所述S4中子星系統(tǒng)持續(xù)向待捕獲空間碎片(8)的方向移動(dòng)時(shí)采用滑模控制的方法控制子星系統(tǒng)的移動(dòng)，滑模控制率為：

其中，slaw＝-εs-ρsgn(s)為滑模面的逼近率，s＝x_v-x_vd+C(x_p-x_pd)為滑模面；x_pd為子星(2)的期望位置：

其中，x₀和z₀是抓捕繩網(wǎng)中心點(diǎn)在目標(biāo)碎片本地坐標(biāo)系中分量的初始值；

其中，r為抓捕繩網(wǎng)中心點(diǎn)在待捕獲空間碎片(8)本地坐標(biāo)系的位置向量，v₀和v₁為常值，v₀滿(mǎn)足|Δv|_min＜|v₀|＜|Δv|_max；|Δv|_max為抓捕繩網(wǎng)與待捕獲空間碎片(8)的相對(duì)速度的最大限定值，|Δv|_min為抓捕繩網(wǎng)與待捕獲空間碎片(8)相對(duì)速度的最小限定值。