利用带旋转基座的太空机器人对自旋卫星的无缝捕获与稳定

本文引入了一种创新的制导与控制方法，用于使用配备机械臂、关节锁和反作用轮（RWs）的旋转基座服务卫星，同时捕获并稳定快速自旋的目标卫星（如自旋稳定卫星）。该方法涉及控制服务卫星的 RWs 以复现目标卫星的自旋运动，同时锁定机械臂的关节以实现自旋匹配。这一机动操作使得目标在位于服务卫星质心（CoM）的旋转参考系中保持静止，从而简化了机器人捕获轨迹规划，并完全消除了捕获后的轨迹规划。在下一阶段，关节解锁，协调控制器驱动机械臂捕获目标卫星，同时保持服务卫星与目标卫星之间的零相对旋转。在完成捕获阶段后开始自旋稳定阶段，此时关节被锁定，形成由刚性连接的服务卫星和目标卫星组成的单一翻滚刚体。最优控制器在 RWs 的驱动扭矩限制和机械臂末端执行器施加的最大扭矩约束下，对 RWs 施加负控制扭矩，以尽快阻尼互联卫星的翻滚运动。