附件C：譯文


工程試驗(yàn)衛(wèi)星 7(ETS-7)及其機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)和控制研究

Mitsushige Oda
衛(wèi)星系統(tǒng)辦公室
日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán)(NASDA)

1-29-6，濱松町港區(qū)，東京105，日本
郵箱：oda@rd.tksc.nasda.go.jp
電話： + 81-3-5401-8629, 傳真：+ 81-3-5401-8672


摘要
ETS-7是NASDA(日本宇宙開發(fā)事業(yè)團(tuán))的第七顆工程測(cè)試衛(wèi)星，發(fā)射于1997年。該衛(wèi)星配備有用于空間機(jī)器人科學(xué)實(shí)驗(yàn)的六自由度機(jī)械臂。有效載荷的質(zhì)量從幾千克到400kg不等，而衛(wèi)星的質(zhì)量約為2.2t。因此，對(duì)于衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定及機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)計(jì)劃來說，機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)與衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)之間的動(dòng)力學(xué)相互影響是不可忽略的。
衛(wèi)星的姿態(tài)必須保持穩(wěn)定，因?yàn)樗c地面控制站之間的通訊連接是由拋物面天線傳送至對(duì)地靜止的數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星完成的。兩個(gè)翼型太陽(yáng)能電池板也必須正對(duì)太陽(yáng)。
用組合模式控制衛(wèi)星姿態(tài)及機(jī)械臂十分困難，因?yàn)楝F(xiàn)在的搭載計(jì)算機(jī)沒有足夠的計(jì)算能力來實(shí)時(shí)計(jì)算復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問題。本文提出了一種分布協(xié)同控制方法，用來連接機(jī)器人控制系統(tǒng)和衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)。機(jī)器人控制系統(tǒng)控制機(jī)械臂及估算對(duì)衛(wèi)星的反作用力。姿態(tài)控制系統(tǒng)會(huì)補(bǔ)償前饋控制的反作用力。機(jī)器人控制系統(tǒng)還要防止它的運(yùn)動(dòng)方案導(dǎo)致大的姿態(tài)錯(cuò)誤。分布協(xié)同控制法可避免過大的搭載計(jì)算能力和兩控制系統(tǒng)間的復(fù)雜接口。該方法對(duì)反作用力(動(dòng)量)輪控制和噴氣助推器控制都適用。該控制方法與其它獨(dú)立控制相比可減少姿態(tài)錯(cuò)誤和燃料消耗。
關(guān)鍵詞：ETS-7、NASDA、衛(wèi)星姿態(tài)控制、協(xié)同控制、自由飛行機(jī)器人

1引言
ETS-7是NASDA的第七顆工程測(cè)試衛(wèi)星，發(fā)射于1997年。它的目標(biāo)是進(jìn)行交會(huì)對(duì)接及空間機(jī)器人技術(shù)的在軌實(shí)驗(yàn)。ETS-7包括兩顆衛(wèi)星，一刻追蹤衛(wèi)星和一顆目標(biāo)衛(wèi)星。追蹤衛(wèi)星有一個(gè)六自由度機(jī)械臂用來控制軌道替換裝置、目標(biāo)衛(wèi)星和其余實(shí)驗(yàn)的有效載荷。有效載荷的質(zhì)量從幾千克到400kg不等，目標(biāo)衛(wèi)星是最大的有效載荷。由于追蹤衛(wèi)星的質(zhì)量不是很大，機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)和衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)間的相互動(dòng)力作用是不可忽略的。