中国空间科学技术

›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (4): 10-17.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0045

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组合体机动中可变形桁架运动规划研究

 邓雅, 张锦江*   

  1. 北京控制工程研究所，北京100190
  • 收稿日期:2016-11-09 修回日期:2017-03-27 出版日期:2017-08-25 发布日期:2017-06-29
  • 作者简介:邓雅（1988-），女，博士研究生，dengyahit@163.com，研究方向为航天器控制 *通讯作者：张锦江（1973-），男，博士，研究员，ewindzjj@163.com，研究方向为航天器控制、制导与仿真

Studyonmotionplanningofvariablegeometrytrussduringmultibodymaneuvering

 DENG  Ya, ZHANG  Jin-Jiang*   

  1. BeijingInstituteofControlEngineering，Beijing100190，China
  • Received:2016-11-09 Revised:2017-03-27 Published:2017-08-25 Online:2017-06-29

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摘要： 目前对空间组合体中可变形桁架（VariableGeometryTruss，VGT）运动规划问题的研究集中在各级均为单自由度或离散二状态等简单结构的情形，未解决所有可调长度杆都能够自由运动的复杂结构运动规划问题。文章根据组合体的几何关系，建立了递推位姿运动学模型，再由自由漂浮系统动量守恒，建立了微分运动学模型。给出了单级VGT变化序列与运动时间分开设计的两步运动规划方法，并在优化目标中加入能量项，给出了多级冗余VGT的运动规划方法。最后通过仿真验证了算法的有效性，在算例中优化指标为J=0.8798，该方法对以VGT作为空间操作机构的组合体研究具有一定工程指导意义。

关键词: 空间操作机构, 可变形桁架, 运动规划, 遗传算法, 运动学建模, 组合体机动

Abstract: Mostofcurrentresearchesaboutvariablegeometrytruss(VGT)  motionplanningonlyfocusonthesituationthateachbayhassingledegreeoffreedom.MotionplanningofVGTwhoseeachbayarevariablemultiplelinkswereinvestigated.Kinematicmodelwassetupbasedonthegeometricalrelationship.Consideringmomentumconservationofthefreefloatingsystem，velocitykinematicmodelwasformulated.AmethodofdesigningmovingsequenceandmovingtimeseparatelywasproposedformotionplanningofsinglebayVGT.Additionally，multi-bayVGTmotionplanningproblemwassolvedbyenergyoptimum.Simulationresultsshowthatthealgorithmiseffective，andtheoptimizingindexis0.8798.ThemethodhaspracticalbenefitstothespaceoperationsystemwithVGT.

Key words: spaceoperationstructure, variablegeometrytruss, motionplanning, geneticalgorithm, kinematicmodeling, multibodymaneuvering