模拟航天器控制基础研究

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航天器编队飞行动力学与控制技术是目前航天领域的前沿课题,也是世界各国研究的热点。由于直接进行空间研究难度大、风险大、耗费大,所以很多国家早就开始利用各种方法在地面上模拟微重力环境来进行这方面的实验研究,而我国在这方面实验研究相对缺乏。本文主要研究多移动智能体的控制问题,将其应用到模拟航天器控制的地面实验系统上,本文主要工作有: 1、根据国内外典型的关于空间自由移动机器人地面实验系统的及其实验研究情况,分析了加强航天动力学与控制的地面实验技术研究的重要性和迫切性。 2、在比较已有的多移动智能体控制系统的基础上,本文提出了一种基于开放式多智能体结构理论的多移动智能体协调控制系统,并探讨了该系统所具备的功能,实验室实现和涉及到的关键技术。 3、构建了两个智能模拟航天器编队控制的实验平台,并进行单体智能模拟航天器飞行控制仿真实验,为开展实验研究奠定基础。 4、环境建模和路径规划技术是移动智能体领域中的重要研究问题。对常用的环境建模方法进行了归纳、分析和总结,提出本项研究的实验台的环境模型。并对多移动智能体路径规划方法进行了归纳、分析和总结。最后提出了适合本文动态环境的最短路径算法动态算法(D*算法),以此法来搜索出路径序列,从而获取移动智能体的动态路径。 5、本文分析了各种多移动智能体的编队控制方法,选用基于行为的更换leader队形控制算法,把编队行为分解成几个子行为,算出各子行为的控制变量,并根据具体的编队任务和工作环境对各组控制变量进行加权融合,得出每个移动智能体的编队控制变量,从而实现多移动智能体的编队控制。
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