航天器交会与接近操作采样运动规划与控制

目录

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 空间交会与接近操作研究现状

1.2.1 空间交会与接近操作任务发展历程

1.2.2 航天器近距离相对制导算法研究现状

1.3 采样运动规划算法研究现状

1.3.1 非均匀采样策略研究现状

1.3.2 重规划算法研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 航天器接近操作问题及采样运动规划方法

2.1 引言

2.2 接近操作最优轨迹规划问题

2.2.1 航天器相对运动动力学模型

2.2.2 接近操作约束条件

2.2.3 边界条件

2.3 采样运动规划算法

2.3.1 总体概述

2.3.2 轨迹规划定义及基本假设

2.3.3 空间搜索方式

2.3.4 最优快速搜索随机树算法

2.3.5 算法基本性质

2.4 基于RRT*的航天器交会轨迹规划

2.4.1 最优轨迹规划问题

2.4.2 运动状态的生成

2.4.3 局部规划器

2.4.4 仿真实验

2.5 本章小结

第3章 基于学习的自适应采样策略

3.1 引言

3.2 采样策略的重要性

3.3 自适应采样RRT*算法

3.3.1 基本原理

3.3.2 优选数据集筛选方法

3.3.3 样本分布在线学习

3.3.4 启发式搜索与更新

3.4 采样策略分析

3.4.1 交叉熵方法视角

3.4.2 收敛速度视角

3.5 采样方法数值算例

3.5.1 标准实验

3.5.2 航天器交会轨迹规划实验

3.5.3 算法讨论

3.6 本章小结

第4章 空间非合作目标近距离在线位姿轨迹规划

4.1 引言

4.2 特点描述

4.3.1 再论局部规划问题

4.3.2 基于逆动力学的轨迹参数化方法

4.3.3 局部规划算法实现

4.4 采样问题与度量的选择

4.4.1 确定性采样

4.4.2 运动状态生成

4.4.3 度量的选择

4.5 邻域可达性

4.5.1 平动状态成本可达分析

4.5.2 转动状态成本可达分析

4.6 后处理

4.7 仿真实验与结果

4.7.1 仿真设置

4.7.2 能量最省轨迹规划

4.7.3 采样方法的影响

4.7.4 度量选择的影响

4.7.5 规划器参数及初始条件的影响

4.8 本章小结

第5章 航天器接近操作滚动时域控制

5.1 引言

5.2 基于时域的开环轨迹规划

5.2.1 开环轨迹重规划算法设计

5.2.2 算法分析

5.2.3 数值算例

5.3 管式滚动时域控制

5.3.1 基本原理

5.3.2 开环轨迹规划器设计

5.3.3 滑模反馈跟踪控制器设计

5.3.4 稳定性与递归可行性分析

5.4 数值仿真与分析

5.4.1 滑模反馈跟踪控制器测试

5.4.2 接近操作算例Ⅰ：三轴稳定目标

5.4.3 接近操作算例Ⅱ：失控慢旋目标

5.4.4 Monte-Carlo仿真分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢

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