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由于存在碰撞风险和人造物体的堆积，尤其是在低地球轨道 (LEO) 中，围绕地球运行的空间垃圾的增多已成为现役航天器和未来任务面临的重大问题。为了缓解这一问题，人们提出了新的解决方案。空间机器人已被纳入在轨服务，以帮助人类在太空环境中开展活动，特别是机器人操纵器可以在主动清除碎片方面发挥关键作用。本论文的目的是开发一个灵活的航天器动力学和控制模型，包括空间操纵器。采用混合方法实现主体和操纵器动力学。具体而言，操纵器运动方程是从拉格朗日公式中获得的，而主体动力学则用刚体的欧拉方程表示。机械臂是一个带有两个连杆的两自由度 (DOF) 平面操纵器。主要结构特性是在与文献中的空间机械臂进行比较后选择的。另一方面，JAXA 微型卫星 PROCYON 被用作航天器的主体。与 PROCYON 航天器一样，也考虑了金字塔形配置的四个反作用轮系统。所有建模和仿真阶段均在 MATLAB/SIMULINK 环境中进行。这项工作的另一个重要方面是卫星的柔性部分，由 PROCYON 航天器的四个太阳能电池板表示。使用 PATRAN/NASTRAN 进行有限元法 (FEM) 分析，以获得模型所需的自然模式和频率，并评估刚性和柔性部分之间的耦合矩阵。论文的第二部分是关于控制策略。两种不同的控制器用于机械手的运动和主体姿态控制。机械臂采用简单的比例-积分-微分 (PID) 控制器，目的是实现所需的关节角度位置，以便捕获碎片/目标。对于姿态控制，采用具有线性二次调节器 (LQR) 的主动抗扰控制 (ADRC) 作为控制律，以便获得快速稳定的响应，并消除作用于系统的所有内部和外部扰动。仿真环境中的令人满意的结果证明了 ADRC 执行姿态控制的能力，
利用机器人操纵器进行柔性航天器建模与控制
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