考慮安全性的遙操作交會共享控制方法研究.pdf

1、交會技術(shù)是進(jìn)行空間組裝、空間往返運輸、在軌服務(wù)以及深空探測等空間活動的支撐技術(shù)。當(dāng)前，我國載人航天器可采用自動交會與航天員手動交會相互備份的方式執(zhí)行交會任務(wù)；而對于無人航天器的交會，則只能依賴于自動交會技術(shù)。因此，需要研究地面遙操作交會技術(shù)作為無人航天器自動交會的備份。本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴提出了基于Smith預(yù)估的遙操作交會狀態(tài)預(yù)測算法：建立了時延的計算模型，分析了時延對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；引入緩沖思想，推導(dǎo)了變時延的緩

2、沖算法；基于Smith預(yù)估原理建立了遙操作交會的狀態(tài)預(yù)測模型，結(jié)合濾波算法推導(dǎo)了預(yù)測狀態(tài)的實時校正算法?；谶b操作交會仿真系統(tǒng)的實驗結(jié)果表明：所提出的遙操作交會狀態(tài)預(yù)測算法可有效克服時延影響，提高遙操作交會的控制性能。
　　⑵研究了遙操作交會中人的操作特性：基于遙操作交會的相對運動規(guī)律，結(jié)合人的信息處理特性，設(shè)計了任務(wù)過程中人的操作策略；基于遙操作交會中人的操作策略，建立了人的控制模型，模擬交會過程中人的操作行為；基于人在回路及人

3、控模型的仿真實驗，研究了人的操作特性。實驗結(jié)果表明：所設(shè)計的操作策略顯著提高了遙操作交會的控制效果，可作為遙操作交會中人的基本操作規(guī)范；所建立的人控模型有效模擬了人的實際操作活動，基于此模型分析得到的人的操作特性是準(zhǔn)確可信的。
　?、翘岢隽诉b操作交會的安全性動態(tài)評估方法：考慮各種安全性影響因素，建立了遙操作交會的安全走廊，并制定了安全性準(zhǔn)則；考慮導(dǎo)航偏差和控制偏差，推導(dǎo)了遙操作交會狀態(tài)預(yù)測的偏差傳播公式；基于預(yù)測偏差散布與安全走廊

4、的相對運動關(guān)系，定義了臨界安全條件，并建立了遙操作交會的安全性動態(tài)評估模型。基于遙操作交會仿真系統(tǒng)的實驗結(jié)果表明：預(yù)測偏差實時評估方法能準(zhǔn)確評估真實狀態(tài)和預(yù)測狀態(tài)之間的偏差，安全性評估模型也能準(zhǔn)確預(yù)估相對運動軌跡的安全狀況。
　?、忍岢隽诉b操作交會的人機(jī)聯(lián)合共享控制算法：設(shè)計了遙操作交會的控制模式，基于安全性評估模型建立了遙操作交會的共享控制結(jié)構(gòu)，基于人工勢場理論推導(dǎo)了共享控制中人工勢場力的計算公式；建立了推力的轉(zhuǎn)換模型，分析了由

5、于人工勢場力過度施加而導(dǎo)致的軌跡停滯現(xiàn)象；提出了基于九點控制原理的可變權(quán)重計算方法?；谶b操作交會仿真系統(tǒng)的實驗結(jié)果表明：人機(jī)聯(lián)合共享控制算法能顯著提高遙操作交會的安全性，實現(xiàn)遙操作交會安全、高效的控制。
　?、上到y(tǒng)研究了遙操作交會的安全控制問題，提出了遙操作交會的狀態(tài)預(yù)測算法，分析了遙操作交會中人的操作特性，建立了遙操作交會軌跡的安全性動態(tài)評估模型，研究了人機(jī)聯(lián)合的共享控制方法。所獲得的新方法和有用結(jié)論對遙操作交會技術(shù)研究具有較