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公开(公告)号：CN114384806A
公开(公告)日：2022-04-22
申请号：CN202210036780.X
申请日：2022-01-12
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开的一种多摄动地影约束下电推进航天器多圈变轨的分段优化方法，属于航天器轨道动力学与控制领域。本发明通过建立考虑多摄动和地影约束的小推力轨道最优控制模型，建立考虑J2摄动长期影响的小推力轨道最优控制模型，将电推进推力幅值和J2摄动长期项增大相同的倍数后，对整体变轨过程进行分段，使得整体多圈变轨接近最优，并能够保证多圈变轨整体优化过程的鲁棒性，根据分段结果和所建立的考虑多摄动和地影约束的小推力轨道最优控制模型，依次求解每一段考虑多摄动和地影约束的小推力轨道最优控制问题，实现对多摄动地影约束下电推进航天器多圈变轨的优化。本发明具有优化精确、鲁棒性强、可靠性高、实现简便等优点。
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公开(公告)号：CN113935174A
公开(公告)日：2022-01-14
申请号：CN202111217253.0
申请日：2021-10-19
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F30/20 , G06F17/18 , G06F119/02
Abstract: 本发明公开的一种空间碎片环境高效演化预测方法，属于空间目标环境领域。本发明对空间碎片环境进行简化，将空间碎片环境视作非定常可压缩流体环境，以碎片密度为变量，通过流体力学中的连续性方程建立整体空间碎片演化模型；采用高斯混合模型拟合得到历史发射活动的概率分布，采用随机抽样方法得到发射活动的轨道半径分布，得到考虑发射轨道半径不确定性对发射活动影响的整体空间碎片演化模型；采用有限差分方法对演化模型求解，实现对空间碎片环境的演化预测。本发明的一种影响因素对空间碎片环境演化作用的分析方法，通过考虑不同影响因素，对比分析演化预测结果，得到大气阻力摄动、发射活动、碰撞解体三种因素对空间碎片环境演化的作用效果。
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公开(公告)号：CN113867379A
公开(公告)日：2021-12-31
申请号：CN202111169293.2
申请日：2021-10-08
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05D1/08
Abstract: 本发明公开的一种棱锥型离轨帆的构形构建与姿态控制方法，属于航天器姿态动力学与控制领域。本发明实现方法为：考虑大气阻力和地球形状的环境摄动，建立基于位置矢量和四元数描述的三维轨道姿态耦合动力学模型，其中，将离轨帆视为刚体，航天器本体视为质点，迎风面积考虑气流遮挡情况，提高动力学模型精度；并基于所述模型得到不同情况下航天器姿态稳定性和离轨效率关于棱锥型离轨帆锥角和支撑杆杆长的规律，基于所述规律分析优化棱锥型离轨帆系统构形参数，得到姿态稳定性高和离轨效率高的棱锥型离轨帆；基于上述模型和选择的构形参数，设计四元数反馈重定位PID控制律，实现配置离轨帆的航天器相对于速度方向姿态稳定，提高离轨效率。
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公开(公告)号：CN112693630A
公开(公告)日：2021-04-23
申请号：CN202110097507.3
申请日：2021-01-25
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明涉及二转动自由度绳索驱动式并联机构，属于航天器载荷指向机构领域。本发明的机构包括上平台、下平台、三套绳驱动单元、一套中心刚性支撑单元。其中上平台为圆盘型，均布用于连接固定的螺纹孔，下表面均布3个金属绳索套环；下平台为圆盘型，均布用于连接固定的螺纹孔；每套绳驱动单元包括电机、电机固定挡板、绞盘、绞盘固定挡片、绳索；中心刚性支撑单元包括中心支撑杆和球铰，中心支撑杆上下端均钻制螺纹孔用于和球铰、下平台固定。本发明利用电机旋转控制绳索收放实现上平台的二自由度转动运动，具有工作空间大、指向速度快、精度高、结构简单成本低的特点，可应用于具有快速、大角度运动需求的星载敏感载荷的姿态指向与跟瞄。
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公开(公告)号：CN107643689B
公开(公告)日：2020-02-04
申请号：CN201710980270.7
申请日：2017-10-19
Applicant: 北京理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明涉及一种空间碎片的绳系拖曳稳定控制方法，尤其涉及航天器相对运动和柔性绳系控制方法，属于航天器姿态动力学与控制领域。本发明通过选取适当的广义坐标，利用拉格朗日方法建立绳系拖车系统的三维轨道姿态耦合动力学精确模型，其中，将碎片和拖车均视为刚体，系绳看作无质量的弹簧阻尼；提出了在系绳对碎片进行消旋前，估计系绳对特定碎片消旋能力的方法；针对初始旋转的空间碎片，设计采用系绳原长和连接点偏移量作为控制输入的偏移控制策略，实现碎片的消旋，并稳定系统的抖动，从而为空间碎片的绳系拖曳清除提供可靠的保障。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109623812A
公开(公告)日：2019-04-16
申请号：CN201811470615.5
申请日：2018-12-04
Applicant: 北京理工大学
IPC: B25J9/16
Abstract: 本发明公开的考虑航天器本体姿态运动的机械臂轨迹规划方法，属于多体系统轨迹规划领域。本发明具体实现方法如下：首先在航天器初始状态下，通过五次多项式路径规划方法确定机械臂末端的位置和姿态指向的变化轨迹；根据航天器中心体姿态运动的规划，求取航天器本体坐标系下原期望位置与指向由于中心体姿态运动而产生的变化量，以此对机械臂的运动规划进行补偿；将机械臂末端的原轨迹规划与补偿规划对应求和，记为最终机械臂末端点轨迹，通过运动学伪逆算法对机械臂各关节角的运动轨迹进行规划，进而实现考虑航天器本体姿态运动的机械臂轨迹规划；本发明具有减轻星载计算机实时计算压力，提高轨迹规划效率等优点。
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公开(公告)号：CN109063380A
公开(公告)日：2018-12-21
申请号：CN201811059085.5
申请日：2018-09-12
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F17/50
CPC classification number: G06F17/5009
Abstract: 本发明属于航天器轨道动力学与控制领域。本发明公开的一种静止轨道电推进卫星故障检测方法，实现方法如下，建立静止轨道卫星受环境摄动下的瞬时轨道运动模型；建立平均轨道运动模型；建立受控制力作用下的轨道运动模型；推导受所有力作用下的轨道运动模型；设计故障检测器，并验证所设计故障检测器的收敛性。本发明还公开的一种静止轨道电推进卫星故障模式的位置保持方法，在卫星故障检测方法基础上，计算推力器故障导致的轨道漂移；设计控制律，通过控制律修正推力器故障导致的轨道漂移；离散控制律，获得电推力器的开关序列；通过采用开关序列，实现静止轨道电推进卫星故障模式下的位置保持。本发明普遍适用于高轨及地球静止轨道电推进卫星。
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公开(公告)号：CN105912819B
公开(公告)日：2018-11-27
申请号：CN201610297428.6
申请日：2016-05-06
Applicant: 北京理工大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明涉及一种地月L1拉格朗日点转移轨道的快速设计方法，属于航天器轨道设计与优化技术领域。本发明包括如下步骤：探测器在目标Halo轨道的理想入轨点施加第一次机动脉冲，由L1拉格朗日点Halo轨道反向递推至满足借力约束的近月点位置；探测器在近月点施加第二次机动脉冲，进入地球‑月球转移轨道段；探测器施加第三次机动脉冲，最终实现地球停泊轨道捕获。由于设计方法采用逆向积分策略，因此实际的探测器轨迹是从地球出发，最终达到地月L1拉格朗日点Halo轨道上。本发明针对不同的约束集合，能够自主调整目标Halo轨道入轨点，避免了入轨点选取的不确定性，可靠性高与实用性好，此外，本发明完成任务所需的速度增量小。
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公开(公告)号：CN108820264A
公开(公告)日：2018-11-16
申请号：CN201810860095.2
申请日：2018-08-01
Applicant: 北京理工大学
Abstract: 本发明公开的一种用于清除空间碎片的绳系拖曳系统及方法，属航天技术领域。本发明公开一种用于清除空间碎片的绳系拖曳系统，包括拖船、系绳和系绳收放机构，被拖曳清除对象为空间碎片；系绳连接于拖船的一端为主绳，另一端分叉出多根子绳连接于空间碎片边缘，借助拖船产生推力，使空间碎片拖曳离轨，完成清除任务；采用多根子绳连接于空间碎片边缘能够增加系统的冗余度，提高绳系拖曳系统的可靠性；与空间碎片相连的多根子绳能产生对空间碎片的姿态偏差进行修正的力矩，抑制空间碎片的姿态运动，避免绳系拖曳系统失稳。本发明还公开一种用于清除空间碎片的绳系拖曳方法，用于所述一种用于清除空间碎片的绳系拖曳系统，能够实现清除空间碎片的目的。
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公开(公告)号：CN106114919B
公开(公告)日：2018-08-10
申请号：CN201610620710.3
申请日：2016-08-01
Applicant: 北京理工大学
IPC: B64G4/00
Abstract: 本发明公开的一种空间碎片绳系拖拽消旋和清理方法，涉及空间碎片消旋和清理方法，属于航天技术领域。本发明通过发射拖车航天器进入轨道，完成与碎片的交会；借助多根系绳将拖车与碎片连接；建立动力学模型，设计控制律调节系绳的名义绳长改变系绳张力，在多根绳配合下使碎片消旋，避免碎片上突出部件对系绳切割断裂，提高绳系拖车系统的稳定性和冗余度；借助拖车发动机点火，施加反向拖拽，将空间碎片拉入大气层烧毁，完成碎片清理。本发明能够对空间碎片消旋，避免碎片上突出部件对系绳切割断裂，提高系统稳定性，此外，通过增加系绳数量提高系绳冗余度。本发明可用于空间碎片的消旋和清理。也可用于其它非合作目标的消旋与控制。
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