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第1章 绪论1

1.1 空间绳系机器人的概念1

1.2 空间绳系机器人的研究计划与进展2

1.2.1 空间绳系系统类型2

1.2.2 空间绳系系统研究计划4

1.3 空间绳系机器人飞行控制研究进展9

1.3.1 空间绳系机器人动力学建模10

1.3.2 空间绳系机器人目标星逼近控制11

1.3.3 空间绳系机器人目标星抓捕控制13

1.3.4 空间绳系机器人目标星辅助稳定控制16

1.3.5 空间绳系机器人拖曳变轨控制18

1.4 本书内容介绍19

第2章 空间绳系机器人的目标逼近控制21

2.1 空间绳系机器人的动力学模型21

2.1.1 空间系绳动力学模型22

2.1.2 空间绳系机器人动力学建模23

2.1.3 空间绳系机器人动力学模型离散化27

2.1.4 空间绳系机器人动力学模型验证31

2.2 空间绳系机器人的中远距离逼近控制34

2.2.1 空间绳系机器人逼近动力学任务分析34

2.2.2 中远距离逼近的邻域最优控制器设计37

2.2.3 仿真分析41

2.3 空间绳系机器人的超近距离逼近控制46

2.3.1 帆板支架边缘线观测模型46

2.3.2 目标星超近距离逼近模型48

2.3.3 基于直线跟踪的混合视觉伺服控制50

2.3.4 实验分析53

2.4 小结56

第3章 空间绳系机器人的目标抓捕稳定控制57

3.1 空间绳系机器人目标抓捕动力学分析57

3.1.1 空间目标星动力学模型57

3.1.2 空间绳系机器人／目标碰撞模型58

3.1.3 空间绳系机器人／目标碰撞分析60

3.2 空间绳系机器人目标抓捕稳定控制83

3.2.1 空间绳系机器人目标抓捕模型83

3.2.2 基于阻抗控制的抓捕鲁棒自适应控制84

3.2.3 仿真分析90

3.3 小结98

第4章 利用推力器的空间目标星辅助稳定控制99

4.1 空间绳系机器人／目标星组合体快速稳定控制99

4.1.1 空间绳系机器人／目标星组合体动力学模型99

4.1.2 基于快速终端滑模的组合体姿态控制器设计101

4.1.3 基于零空间修正伪逆法的控制力矩分配107

4.1.4 仿真分析110

4.2 推力方向未知／变化的组合体稳定控制115

4.2.1 推力方向未知的组合体姿态自适应控制115

4.2.2 推力方向变化的控制力鲁棒分配117

4.2.3 仿真分析119

4.3 组合体姿态／系绳状态自适应稳定控制120

4.3.1 系绳／机器人／目标星组合体动力学模型121

4.3.2 基于动态逆的自适应抗饱和控制121

4.3.3 仿真分析124

4.4 小结132

第5章 系绳／推力器协调的空间目标星辅助稳定控制133

5.1 系绳张力／推力器协调稳定控制133

5.1.1 系绳张力／推力器协调稳定控制任务分析133

5.1.2 鲁棒自适应反步控制器设计134

5.1.3 仿真分析138

5.2 系绳机械臂机构／推力器协调稳定控制146

5.2.1 系绳／机械臂／目标星组合体动力学建模146

5.2.2 机械臂／推力器协调控制器148

5.2.3 仿真分析152

5.3 小结156

第6章 仅利用系绳的空间目标星辅助稳定控制158

6.1 利用系绳的机器人／目标星组合体摆动抑制158

6.1.1 空间绳系机器人／目标星组合体动力学模型158

6.1.2 组合体摆动抑制控制指令设计160

6.1.3 组合体摆动抑制控制器设计161

6.1.4 仿真分析164

6.2 利用系绳的机器人／目标星组合体姿态稳定控制168

6.2.1 利用系绳的机器人／目标星姿态动力学模型168

6.2.2 姿态平衡状态与运动约束分析172

6.2.3 姿态欠驱动抗饱和控制律设计175

6.2.4 系绳张力控制律设计183

6.2.5 仿真分析184

6.3 小结190

第7章 利用系绳的空间目标星拖曳控制191

7.1 利用系绳的空间目标星拖曳轨道设计191

7.1.1 组合体时间／能量拖曳轨道优化191

7.1.2 组合体双脉冲旋转拖曳变轨方法198

7.2 拖曳变轨中目标星防缠绕技术201

7.2.1 考虑缠绕的空间目标星拖曳变轨模型202

7.2.2 拖曳过程系绳缠绕抑制方法205

7.2.3 仿真分析207

7.3 推力／系绳不共线下的组合体姿态稳定212

7.3.1 组合体拖曳变轨姿轨控制指令设计212

7.3.2 欠驱动分层滑模姿轨耦合控制器213

7.3.3 仿真分析216

7.4 小结219

参考文献221