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申请/专利权人：西北工业大学宁波研究院

摘要：本发明提供了一种轮控探测器在小行星环境下的连续翻滚运动控制方法，包括：S1，定义轮控探测器的坐标系并建立连续翻滚过程中的动力学模型；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，基于轮控探测器的期望收敛时间建立改进性能函数，随后基于改进性能函数得到轮控探测器的实际质心位置与理想运动轨迹之间的转换误差，以及引入虚拟控制输入和鲁棒控制律对轮控探测器进行运动控制。有益效果是本发明能够避免对轮控探测器内部载荷与结构功能造成影响，精准实现在小行星表面滚动时的全路径运动，提高微重力环境下的控制精确性。

主权项：1.一种轮控探测器在小行星环境下的连续翻滚运动控制方法，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、地面坐标系和运动方向坐标系，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连续翻滚过程中的动力学模型；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连续翻滚过程中的理想运动轨迹；步骤S4，获取并基于所述轮控探测器的期望收敛时间建立改进性能函数，随后基于所述改进性能函数得到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转换误差，以及基于所述转换误差，引入虚拟控制输入和鲁棒控制律对所述轮控探测器进行运动控制，以使所述转换误差位于预设性能边界函数范围内；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S4中，通过以下计算公式得到所述转换误差： ；其中， 表示所述转换误差； 表示所述轮控探测器的实际质心位置； 表示所述理想运动轨迹； 表示所述改进性能函数； 表示系统状态误差。

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