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申请/专利权人：西北工业大学宁波研究院

摘要：本发明提供了一种基于预设性能的轮控探测器单次翻滚的运动控制方法，包括：S1，定义轮控探测器的坐标系并建立单次翻滚过程的动力学模型；S2，分析得到轮控探测器的法向力、切向力、所需向心力和实际向心力，并设定轮控探测器的不滑移限制条件和地面始终接触条件；S3，建立理想运动轨迹；S4，引入预设性能函数边界，将轮控探测器的实际质心位置与理想运动轨迹之间的跟踪误差进行转换得到转换误差并对转换误差进行有界控制，以使单次翻滚过程中跟踪误差位于预设性能函数边界内。有益效果是本发明通过控制轮控探测器单次翻滚过程的速度，避免对轮控探测器内部载荷与结构功能造成影响，提高微重力环境下对于轮控探测器的控制精确性。

主权项：1.一种基于预设性能的轮控探测器单次翻滚的运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，定义并基于轮控探测器的本体坐标系和地面坐标系，通过拉格朗日力学建立得到所述轮控探测器于小行星表面进行单次翻滚过程的动力学模型；步骤S2，基于所述动力学模型，利用动力学进行分析得到所述轮控探测器在当前位置的法向力和切向力以及所述轮控探测器于运动状态下的所需向心力和实际向心力，并基于所述法向力、所述切向力、所述所需向心力和所述实际向心力设定所述轮控探测器于当前位置的不滑移限制条件和于运动状态下的地面始终接触条件；步骤S3，获取并根据所述轮控探测器的任务需求建立所述轮控探测器于小行星表面进行单次翻滚过程中的理想运动轨迹；步骤S4，引入预设性能函数边界，将所述轮控探测器的实际质心位置与所述理想运动轨迹之间的跟踪误差进行转换得到转换误差并对所述转换误差进行有界控制，以及基于所述转换误差，针对所述动力学模型的一阶子系统和二阶子系统分别引入虚拟控制输入和实际控制律对所述轮控探测器进行运动控制，以使所述单次翻滚过程中所述跟踪误差位于所述预设性能函数边界内；所述步骤S2中设定的所述不滑移限制条件为： ；其中， 表示所述法向力； 表示所述切向力； 表示地面摩擦系数，取值1.5；所述步骤S2中，通过以下计算公式得到所述所需向心力和所述实际向心力： ；其中， 表示所述所需向心力； 表示所述实际向心力； 表示所述轮控探测器的质量； 表示所述轮控探测器当前位置的重力加速度； 表示所述轮控探测器所处斜面与水平面的夹角； 表示所述法向力； 表示所述切向力； 表示所述轮控探测器的翻转角速度； 表示所述轮控探测器的边长；所述步骤S2中设定的所述地面始终接触条件为： ；其中， 表示所述所需向心力； 表示所述实际向心力； 表示所述轮控探测器的翻转角速度； 表示所述轮控探测器当前位置的重力加速度； 表示所述轮控探测器所处斜面与水平面的夹角； 表示所述轮控探测器的边长；所述步骤S4中，所述预设性能函数边界的表达式为： ；其中， 表示在控制过程中定义的状态误差； 表示所述预设性能函数边界的下边界； 表示所述预设性能函数边界的上边界； 表示状态误差的初值； 表示定义参数，决定上下边界范围； 表示预设性能控制中的性能函数； 表示定义的末状态性能函数的边界值。

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