三维充液航天器悬停避障控制策略

"三维充液航天器的位置和姿态联合控制" 这篇研究论文主要探讨了三维充液航天器在悬停避障阶段的位置和姿态联合控制问题。在月球着陆器的这种特殊应用场景中，航天器内部的液体晃动对控制性能有显著影响。为了简化模型并便于分析，研究者采用了三维球摆作为液体晃动部分的等效模型。这种模型能有效地描述液体在航天器内的动态行为，同时降低了问题的复杂性。 论文首先建立了球摆与刚体（航天器主体）耦合的三维动力学模型，并给出了该模型的动力学矢量方程。这些方程描述了航天器在不同坐标系下的运动状态，是控制系统设计的基础。接着，研究者设计了一个位置和姿态联合控制器，该控制器的目标是使航天器的刚体部分能够在空间中保持稳定的位置和姿态。 重要的是，这个控制器的设计不依赖于晃动角度或复杂的动力学方程，这使得它在实际工程应用中更具优势，因为实时获取精确的晃动信息可能很困难。通过利用LaSalle不变原理，论文分析了闭环系统的稳定性，这是评估控制策略是否有效的关键步骤。当期望的姿态设置为垂直方向时，论文给出了确保系统渐近稳定性的控制器参数选择依据。 数值仿真是验证控制方法有效性的常用手段。在这项研究中，作者进行了数值模拟实验，结果显示所设计的控制器能够成功地稳定航天器的位置和姿态，证明了该控制方法的有效性和实用性。论文的关键词包括液体晃动、位置和姿态联合控制、三维球摆以及充液航天器，表明研究的重点集中在这些领域。 这篇论文为解决充液航天器在月球着陆过程中的控制问题提供了一种创新的解决方案，对于未来深空探测任务的着陆控制技术具有重要的理论和实践意义。其研究成果有助于提升航天器的控制精度和鲁棒性，从而提高任务的成功率。