空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法及实验装置

摘要

本发明公开了一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法及实验装置。包括主控计算机、视觉检测设备、光学标识、目标物仿真器、弹性系绳、系绳收放装置、任务平台仿真器和基础平台的实验装置。设计了可模拟空间微重力环境的地面防冲击缓冲释放实验平台，为地面验证所所提控制策略的有效性提供了基础。是一种简单、有效的绳系组合体防冲击缓冲控制方法，能够通过系绳的张力控制对组合体实现防冲击缓冲控制避免系统冲击和碰撞。具有控制简单、控制相应快、鲁棒性强、工程实现方便等优点；此方法适用于一般性场合的空间绳系组合体的控制。本发明可以模拟空间失重环境的地面实验平台，此平台具有广义适用性，可进行其他相关的空间模拟实验。

主权项

一种空间绳系组合体防冲击缓冲释放控制方法，其特征在于，该方法的步骤如下：步骤1)设定任务平台与目标物的指令速度差Δv_ref＝0，与测量的实际速度差Δv进行比较，并假设二者的差值e_v；步骤2)指令速度差Δv_ref与实际速度差Δv的差值e_v作为比例控制器P的输入，并假设比例控制系数为k_p1；步骤3)假设任务平台上施加的沿组合体运动正方向的机动推力为F，为使实际速度差Δv平衡点在零点，需要对系统进行前馈补偿，且补偿系数为K_m＝m₂/(m₁+m₂),其中m₁为任务平台的质量，m₂为目标物质量；步骤4)速度环的输出k_p1e_v与任务平台的前馈补偿之和(k_p1e_v+K_mF)作为指令张力F_Tref，指令张力F_Tref与实际张力F_T进行比较，并假设张力差值为e_T；步骤5)张力差值e_T作为PID控制器的输入，经PID控制器后的输出量作为系绳收放装置伺服电机的驱动电压U；步骤6)假设空间绳系组合体的开环传递函数为W(s)，则系绳收放装置伺服电机的驱动电压U与机动推力F作为系统开环传递函数W(s)的输入，共同作用于空间绳系组合体，实现空间绳系组合体的防冲击缓冲控制。