基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统设计.pptxVIP

基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统设计汇报人：2024-01-25

引言航天器舱段自动对接系统概述在线调姿技术研究自动对接控制策略研究系统硬件设计与实现系统软件设计与实现实验验证与性能评估总结与展望contents目录

01引言

在线调姿技术是实现航天器舱段自动对接的关键，能够提高对接精度和效率，减少人工干预和误差。基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统设计对于推动空间技术发展、提升国家航天实力具有积极作用。航天器舱段自动对接是空间探索和技术发展的重要环节，对于构建大型空间站、深空探测等任务具有重要意义。研究背景与意义

我国在航天器舱段自动对接方面取得了一定成果，如天宫一号与神舟八号、九号、十号载人飞船的交会对接，但在线调姿技术仍需进一步完善和成熟。国内研究现状美国、俄罗斯等航天强国在航天器舱段自动对接及在线调姿技术方面有着丰富经验，如国际空间站的组装和维护。国外研究现状随着空间探索任务的复杂性和多样性增加，未来航天器舱段自动对接系统将更加注重智能化、自主化和高精度化。发展趋势国内外研究现状及发展趋势

本研究旨在设计一种基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统，包括系统架构、控制策略、算法设计和实验验证等方面。研究内容通过本研究，期望实现航天器舱段的高精度、高效率自动对接，提高空间任务的可靠性和安全性。研究目的采用理论分析、数学建模、仿真模拟和实验验证等方法，对基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统进行深入研究。研究方法研究内容、目的和方法

02航天器舱段自动对接系统概述

航天器舱段自动对接系统主要由视觉测量系统、控制系统和执行机构三大部分组成。组成实现航天器舱段在轨自动对接，包括接近、靠拢、捕获、缓冲、校正和锁紧等一系列过程。功能负责获取对接过程中的相对位姿信息。视觉测量系统根据视觉测量系统提供的信息，计算并输出控制指令。控制系统接收控制指令，驱动航天器舱段完成对接动作。执行机构0201030405系统组成与功能

1.初始状态两航天器舱段保持一定距离，处于自由飞行状态。工作原理基于在线调姿的航天器舱段自动对接系统利用视觉测量技术获取相对位姿信息，通过控制系统实时解算控制指令，驱动执行机构完成对接动作。2.接近过程通过控制系统调整航天器舱段姿态和轨道，使两舱段逐渐接近。工作原理及流程

当两舱段距离足够近时，启动靠拢机构，使两舱段接触并初步定位。3.靠拢过程4.捕获过程5.缓冲过程通过捕获机构将两舱段牢固连接在一起，实现精确定位。启动缓冲机构，吸收对接过程中产生的冲击和振动。030201工作原理及流程

通过控制系统对连接后的整体姿态进行微调，确保对接精度。6.校正过程启动锁紧机构，将两舱段牢固锁紧在一起，完成对接任务。7.锁紧过程工作原理及流程

关键技术分析视觉测量技术采用高精度、高稳定性的视觉测量系统，实现对航天器舱段相对位姿的精确测量。控制算法设计针对航天器舱段自动对接过程中的非线性、时变性和不确定性等特点，设计高效、鲁棒的控制算法，确保对接过程的稳定性和精度。执行机构设计设计高精度、高可靠性的执行机构，包括靠拢机构、捕获机构、缓冲机构和锁紧机构等，确保对接动作的准确性和可靠性。系统集成与测试对航天器舱段自动对接系统进行集成和测试，验证系统的功能和性能是否满足设计要求，确保系统的可靠性和安全性。

03在线调姿技术研究

通过建立精确的航天器舱段模型，利用模型匹配算法实现调姿。优点是精度高，但需要提前获取精确的模型信息。基于模型的调姿方法利用计算机视觉技术对航天器舱段进行识别和定位，实现调姿。优点是无需精确模型，适应性强，但受光照、遮挡等环境因素影响较大。基于视觉的调姿方法通过测量和控制航天器舱段间的相互作用力，实现调姿。优点是直接、快速，但需要解决力测量和控制精度问题。基于力学的调姿方法在线调姿方法分类与比较

特征提取与匹配利用图像处理技术提取航天器舱段的特征点，并进行匹配，建立对应关系。位姿估计根据特征点匹配结果，利用位姿估计算法计算航天器舱段间的相对位姿。调姿控制根据位姿估计结果，设计控制算法对航天器舱段进行调姿，使其达到对接要求。基于视觉的在线调姿技术

调姿策略设计根据接触力测量结果，设计相应的调姿策略，如调整对接速度、改变对接角度等。闭环控制通过不断监测接触力和调整调姿策略，形成闭环控制，确保航天器舱段在对接过程中的稳定性和精度。接触力测量在航天器舱段对接过程中，实时监测并测量接触力的大小和方向。基于力学的在线调姿技术

04自动对接控制策略研究

建立航天器舱段对接过程的动力学模型，包括平移和旋转运动方程。考虑对接过程中的各种干扰因素，如重力、空气阻力、太阳光压等，对模型进行修正和完善。基于模型进行数值仿真，分析对接过程中的动态特性和稳定性。对接过程动力学建模

03考虑对接过程中的不确定性因素，设计自适应控制策略