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[发明专利]一种基于事件驱动超螺旋算法的航天器姿态控制方法-CN202110114126.1有效
发明人：郑子轩;魏锦源;张博 -专利权人：西北工业大学深圳研究院;西北工业大学
申请日： 2021-01-27 - 公布日： 2022-11-15 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明提供一种基于事件驱动超螺旋算法的航天器姿态控制方法，首先利用多变量广义超螺旋算法构建航天器姿态控制系统的控制输入，之后构建事件驱动触发条件，在其中引入了附加项，可以获得更强的鲁棒性和更快的收敛速度，得到触发时刻，航天器的执行器在触发时刻进行状态信号的采样，即可完成对航天器姿态的控制，本发明可以减小航天器的通讯压力，提升效率，一定程度上避免了航天器数据的延时传输和丢失现象，延长了航天器的使用寿命。
一种基于事件驱动超螺旋算法航天器姿态控制方法

[发明专利]一种基于容错和抗饱和机制的四旋翼无人机姿态控制方法-CN202110114119.1有效
发明人：郑子轩;魏锦源;张博 -专利权人：西北工业大学;西北工业大学深圳研究院
申请日： 2021-01-27 - 公布日： 2022-10-21 - 主分类号： G05D1/08 文献下载
摘要：本发明提供一种基于容错和抗饱和机制的四旋翼无人机姿态控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤1，基于四旋翼无人机姿态跟踪的运动学模型和动力学模型构建滑模面，步骤2，基于滑模面构建容错和抗饱和多变量广义超螺旋算法，进而得到四旋翼无人机姿态控制系统的控制输入，相比于传统的姿态控制方法，该姿态控制系统可以处理满足Lipschitz连续条件和与系统状态相关的干扰不确定性，同时可以使四旋翼无人机的执行器执行该控制系统时有效的克服执行器故障并且满足执行器的输入饱和条件，实现四旋翼无人机姿态控制的稳定性和鲁棒性。
一种基于容错饱和机制四旋翼无人机姿态控制方法

[发明专利]一种空间机器人有限时间协调控制方法-CN201810837930.0有效
发明人：袁建平;魏锦源;宁昕;王铮;方静;徐杨;李晨熹;彭志旺 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-26 - 公布日： 2022-01-07 - 主分类号： G05B13/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间机器人有限时间协调控制方法，包括建立空间机器人的运动学方程与动力学方程；构建基于自适应多变量广义超螺旋算法的滑模干扰观测器；该滑模干扰观测器包括辅助滑动面和自适应2阶滑模控制器；构建基于光滑螺旋算法的有限时间协调控制器。能够克服系统强非线性、外界干扰、耦合不确定性以及多输入力矩，实现空间机器人机械臂与卫星平台的有限时间稳定。
一种空间机器人有限时间协调控制方法

[发明专利]基于积分滑模与模型预测控制的多航天器协同控制方法-CN201810826026.X有效
发明人：袁源;徐杨;方静;王铮;魏锦源 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-25 - 公布日： 2021-11-02 - 主分类号： G05D1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于积分滑模与模型预测控制的多航天器协同控制方法，如下：1、建立航天器姿态动力学模型，通过转化得到拉格朗日形式的航天器姿态动力学模型；进而得到状态空间下的航天器姿态动力学模型；2、多航天器之间采用随机通信协议；将随机通信协议建模为马尔可夫跳变模型；3、采用积分滑模控制与鲁棒模型预测控制相结合的混杂控制方法，从而得到对每一个航天器的控制量。解决了现有技术在多航天器协同控制中的通信缺陷与抗扰不足的问题，本发明可以充分利用积分滑模控制有效抑制匹配干扰的优点，结合鲁棒模型预测控制能够处理约束以及非匹配干扰的特点，对多航天器进行协同控制。
基于积分模型预测控制航天器协同方法

[发明专利]一种自适应多变量广义超螺旋方法-CN201810837924.5有效
发明人：袁建平;魏锦源;宁昕;王铮;方静;徐杨;李晨熹;彭志旺 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-26 - 公布日： 2021-09-14 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种自适应多变量广义超螺旋方法，包括确定含有内部摄动和外部扰动的多变量系统，构建该多变量系统的控制输入，构建多变量系统的自适应律，然后对该多变量系统的稳定性进行检验。该方法能够同时应对导数有界干扰和系统不确定性，同时干扰的信息无需提前已知，并且能够应用在多变量系统中。
一种自适应多变广义超螺旋方法

[发明专利]一种基于多子星协同的空间碎片绳网抓捕方法-CN201910636221.0有效
发明人：孙冲;袁源;宋金丰;车德加;陈建林;魏锦源 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2019-07-15 - 公布日： 2021-03-09 - 主分类号： B64G1/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于多子星协同的空间碎片绳网抓捕系统及方法，包括主星和若干依次可分离连接的子星系统，位于连接末端的子星系统与主星可分离连接；主星上设置控制系统、通信雷达、遥测装置和若干姿控装置，通信雷达、遥测装置和若干姿控发动机均与控制系统连接；子星系统包括若干子星和抓捕绳网，若干子星与抓捕绳网边缘均匀连接。通过控制子星之间的相对运动以及抓捕绳网的张合实现待捕获空间碎片的抓捕；基于多个子星相对运动的灵活性，通过协同控制，采用抓捕绳网对待捕获空间碎片进行包裹，可适用于具有几何外形多样、几何尺寸不一的待捕获空间碎片，且不需要提前精确知晓待捕获空间碎片的信息，就能实现对待捕获空间碎片的抓捕。
一种基于多子星协同空间碎片抓捕方法

[发明专利]一种空间非合作目标电磁涡流消旋抓捕装置及方法-CN201810821276.4有效
发明人：袁建平;彭志旺;王明明;王铮;方静;徐杨;魏锦源;李晨熹 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-24 - 公布日： 2020-10-16 - 主分类号： B64G1/66 文献下载
摘要：本发明公开了一种空间非合作目标电磁涡流消旋抓捕装置及方法，包括安装有太阳能帆板的工作航天器，工作航天器上设置有观测系统系统以及机械臂，观测系统系统用于估计目标旋转的方向和快慢，机械臂上设置有用于消旋的电磁体，在机械臂的末端设置有用于消旋后捕获目标的末端执行器。本发明相对于基于小卫星编队的消旋和抓捕系统，其在控制难度、容错率和使用寿命上皆有优势。
一种空间合作目标电磁涡流抓捕装置方法

[发明专利]基于差分演化粒子群算法空间多关节机器人路径规划方法-CN201810821999.4有效
发明人：袁建平;彭志旺;王明明;王铮;方静;徐杨;魏锦源;李晨熹 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-24 - 公布日： 2020-10-16 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于差分演化粒子群算法空间多关节机器人路径规划方法，建立空间多关节机器人机械臂关节角变化的运动学和动力学模型，然后建立多关节机器人碰撞对基座扰动的模型，将关节角的变化轨迹曲线表示成关于时间的多项式函数，建立总的适应度函数，在迭代求解中，先使用粒子群算法，当该方法出现停滞点时，启动差分进化算法，并将两算法种群的部分个体进行交换，以变相扩大种群规模，完成空间多关节机器人路径规划。本发明利用差分进化修正后的粒子群算法进行空间机械臂的抓捕路径规划。规划的目标是使机械臂末端执行器到达固定位置和姿态，且控制终止时刻机械臂构型使得末端执行器与目标的碰撞对基座的扰动最小且运行轨迹的总能耗最少。
基于演化粒子算法空间关节机器人路径规划方法

[发明专利]一种输入受限的空间非合作目标可控质量边界确定方法-CN201710386957.8有效
发明人：袁建平;陈诗瑜;朱战霞;代洪华;魏锦源 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2017-05-26 - 公布日： 2020-10-16 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种输入受限的空间非合作目标可控质量边界确定方法，通过采用质量比对惯量参数中目标部分的替换，设计带有执行机构饱和的控制律，推导质量比与控制输入之间的关系。利用非线性规划理论，获取控制饱和下的最大质量边界，得到可控质量区间。在小卫星抓捕大型目标时，明确追踪航天器质量和目标质量比对控制系统的明确影响，以及本体执行机构输入受限情况下可控的目标质量边界。
一种输入受限空间合作目标可控质量边界确定方法

[发明专利]基于扩展状态观测与补偿的空间机器人自抗扰协调控制方法-CN201710237235.6有效
发明人：袁建平;魏锦源;朱战霞;袁源;张博;陈诗瑜 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2017-04-12 - 公布日： 2020-04-14 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：本发明公开的基于扩展状态观测与补偿的空间机器人自抗扰协调控制方法，属于航天器姿态控制领域。该方法通过扩展状态观测器对基座干扰力矩进行补偿，进而通过自抗扰控制技术以实现空间机器人的协调控制。从空间机器人动力学角度出发，无论机械臂是冗余情形还是非冗余情形，均可实现星臂的协调控制；同时，单独设计空间机器人基座姿态控制器，可以减轻星载计算机的运算负荷；该自抗扰协调控制方法针对空间存在各种干扰力矩(太阳光压、重力梯度力矩等)情形下，使得系统具备一定的鲁棒性。通过该控制方法，能够满足空间机器人工作过程中保持对地通信畅通和太阳帆板指向等任务需要。
基于扩展状态观测补偿空间机器人协调控制方法

[发明专利]一种基于Q学习的机械臂末端避障方法-CN201810835401.7在审
发明人：袁建平;李晨熹;张博;王铮;方静;徐杨;魏锦源;彭志旺 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-26 - 公布日： 2018-12-21 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：一种基于Q学习的机械臂末端避障方法，包括以下步骤：步骤1：采用拉格朗日方法对空间六自由度机械臂进行位置级、速度级运动学和动力学建模；步骤2：针对障碍物模型、关节角约束建立适应度函数；步骤3：采用五阶多项式对机械臂路径进行拟合，并对机械臂末端轨迹使用Q学习进行规划，满足使适应度函数最优。本发明针对机械臂抓捕任务中，机械臂通过自学习对可能出现的障碍物进行有效的规避，并在满足一定约束情况下的最优路径进行规划。
机械臂机械臂末端适应度函数避障空间六自由度动力学建模五阶多项式障碍物模型最优路径关节角速度级运动学障碍物自学习拟合规划

[发明专利]一种基于模拟退火遗传算法的机械臂路径规划方法-CN201810837871.7在审
发明人：袁建平;李晨熹;张博;王铮;方静;徐杨;魏锦源;彭志旺 -专利权人：西北工业大学
申请日： 2018-07-26 - 公布日： 2018-11-23 - 主分类号： B25J9/16 文献下载
摘要：一种基于模拟退火遗传算法的机械臂路径规划方法，包括以下步骤：步骤1：采用拉格朗日方法对空间六自由度机械臂进行位置级、速度级运动学和动力学建模；步骤2：针对机械臂末端极短时间内的碰撞对基座产生的扰动以及机械臂各关节角的约束，建立机械臂轨迹的优化适应度函数；步骤3：采用五阶多项式对机械臂路径进行拟合，利用模拟退火遗传算法求解最佳的轨迹，以满足较好的适应度函数。本发明针对机械臂抓捕任务中，保证基座扰动最小化以及各关节角约束情况下，通过模拟退火遗传算法求取最优解，提高了收敛速度以及求解精度。
机械臂模拟退火遗传算法适应度函数路径规划扰动求解机械臂各关节空间六自由度动力学建模机械臂末端五阶多项式关节角速度级运动学最小化最优解拟合收敛优化保证

[发明专利]一种具有冲击振动抑制功能的非合作目标抓捕机构-CN201810112038.6在审
发明人：袁建平;马卫华;袁源;孙冲;万文娅;魏锦源 -专利权人：西北工业大学深圳研究院;西北工业大学
申请日： 2018-02-05 - 公布日： 2018-08-07 - 主分类号： B64G1/66 文献下载
摘要：本发明公开了一种具有冲击振动抑制功能的非合作目标抓捕机构，包括套杆机构和设置在其下方的套筒机构，套杆机构包括套杆，套杆上固定设有底盘，在底盘上周向分散布设若干铰接架，每个铰接架上铰接有一个用于抓捕非合作目标的指爪型件；套筒机构设置在底盘下方，在套筒本体内壁上设有用于吸收振动冲击线冲量的液压组件，在套筒本体底部还设有用于吸收振动冲击角冲量的液压扭簧组件。在非合作目标抓捕即碎片抓捕的过程中，指爪型件收到冲击后振动从套杆机构传递到套筒机构上，液压组件通过伸缩完全吸收振动冲击的线冲量，液压扭簧组件通过收缩或拉伸吸收振动冲击的角冲量，从而抵消振动对本体航天器的影响。
冲量套杆非合作目标吸收振动套筒机构底盘冲击振动扭簧组件液压组件抓捕机构铰接架指爪套筒本体冲击角冲击线布设伸缩航天器铰接拉伸套筒抵消收缩体内传递

[发明专利]一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪-CN201810114221.X在审
发明人：袁建平;马卫华;袁源;孙冲;万文娅;魏锦源 -专利权人：西北工业大学深圳研究院;西北工业大学
申请日： 2018-02-05 - 公布日： 2018-08-07 - 主分类号： B64G1/66 文献下载
摘要：本发明公开了一种具有能量吸收功能的非合作目标抓捕网爪，属于非合作目标抓捕清理技术领域。包括爪型机构和用于减缓冲击的振动能量吸收机构；爪型机构由若干只指爪构成，每只指爪均由近节指杆和远节指杆铰接构成，铰接处形成关节部；振动能量吸收机构包括底座，在底座周向上均匀布设有若干个与指爪数量相同的铰接架，指爪的近节指杆与铰接架铰接；在每只指爪的关节部下方还设有一根刚性弹簧，刚性弹簧的另一端固定在底座上；抓捕时爪型机构能够形成抓捕非合作目标的外包络，当爪型机构受到冲击时，发生位移变化，刚性弹簧发生形变并在形变过程中吸收冲击的线动能和角动能。本发明结构设计合理，能够抓捕运动状态不确定的非合作目标。
非合作目标指爪爪型刚性弹簧指杆底座振动能量吸收能量吸收关节部铰接架动能铰接近节网爪位移变化吸收冲击形变过程运动状态铰接处外包络形变远节

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