[发明专利]一种空间机器人动力学仿真系统及方法

摘要

本发明公开了一种空间机器人动力学仿真系统及方法，包括：空间机器人动力学模块在远程导引阶段根据空间机器人平台受到的控制力、控制力矩，以及机械臂系统关节的控制力矩，输出表示空间机器人的运动状态的数值，并在接收到返回的控制量后，输出下一时刻表示空间机器人的运动状态的数值；空间机器人控制模块在远程导引阶段，在接收到空间机器人动力学模块输入的表示空间机器人的运动状态的数值后，向空间机器人动力学模块返回控制量；STK长期轨道预报模块在远程导引阶段根据表示目标的运动初始状态、表示空间机器人的运动状态的数值和空间机器人的变轨序列，输出空间机器人和目标的运动状态。本发明能提供完整的空间机器人全任务阶段的仿真。

主权项

一种空间机器人动力学仿真系统，其特征在于，包括：空间机器人动力学模块，用于在远程导引阶段，根据空间机器人平台受到的控制力、控制力矩，以及机械臂系统关节的控制力矩，采用求解空间机器人动力学和运动学微分方程的方式得到运动状态，向空间机器人控制模块输出表示空间机器人的运动状态的数值，运动状态包括平台的位置和速度，姿态和姿态变化率，机械臂系统关节角和关节角速度；并在接收到空间机器人控制模块返回的控制量后，向空间机器人控制模块输出下一时刻表示空间机器人的运动状态的数值；空间机器人控制模块，空间机器人控制模块用来输出空间机器人平台的控制力和控制力矩，以及机械臂系统关节的控制力矩，采用Simulink仿真工具箱搭建和实现，用于在远程导引阶段，在接收到空间机器人动力学模块输入的表示空间机器人的运动状态的数值后，向空间机器人动力学模块返回控制量；输入空间机器人控制模块的是空间机器人运动状态和空间目标的运动状态；对于空间机器人控制模块输出的控制力和控制力矩，与空间机器人动力学模块输出的运动状态，在仿真初始时刻，由空间机器人动力学模块首先输出运动状态，空间机器人控制模块接收运动状态，输出控制量，空间机器人动力学模块接收控制量，完成下一时刻运动状态的计算和输出，如此递推，完成仿真过程；STK长期轨道预报模块，用于在远程导引阶段，根据表示目标的运动初始状态、表示空间机器人的运动状态的数值和空间机器人的变轨序列，输出空间机器人和目标的运动状态。