超大尺度柔性航天器动力学建模与高精度形-姿协同控制研究进展

作     者：刘付成 朱东方 李爽 李鸿光 郭延宁 齐乃明 王北超 冯昆鹏 孙俊 

作者机构：上海航天技术研究院 上海航天控制技术研究所 上海市空间智能控制技术重点实验室 南京航空航天大学航天学院 上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室 哈尔滨工业大学航天学院 南京航空航天大学自动化学院 

出 版 物：《中国科学:物理学 力学 天文学》 (Scientia Sinica(Physica,Mechanica & Astronomica))

年 卷 期：2025年第2期

页      面：6-22页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081105[工学-导航、制导与控制] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金(编号:U23B6001 12472045)资助项目 

主　　题：超大尺度柔性航天器 形-姿协同控制 黏滞-滑移摩擦 刚-柔耦合机理 信号串扰补偿 

摘      要：超大尺度柔性航天器是天基遥感和空间资源开发等重大任务的核心,带有连接铰链的超大尺度柔性结构引发动力学建模与控制难题,直接影响了柔性结构形态和航天器姿态控制精度,关系到高时空分辨率观测等任务的成败.因此,本文基于超大尺度柔性航天器动力学与控制的内在逻辑和关键科学问题,综述并分析了现阶段复杂热荷载作用下的铰链摩擦特性与低维刚-柔-热耦合非线性动力学建模方法研究进展;非线性温变与黏滞-滑移摩擦力作用下的大型航天器刚-柔耦合机理研究进展;传感数据重构、传感器布局优化和海量数据高效并行计算方法以及高稳健高动态分布式传感信息的串扰补偿机制研究进展;超大尺度柔性航天器多约束形-姿协同调控机制与高精度控制方法研究进展;轻量化高动态分布式应变与温度一体化测量系统研究进展,并总结了上述研究领域的发展现状和亟需解决的难题.最后,对超大尺度柔性航天器动力学与控制领域未来亟待突破的共性理论与方法进行了展望.