CN109573112B - 一种航天器对接机构主动对接控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天器对接机构主动对接控制方法，该方法包含接触准备控制、捕获识别控制、平衡监测控制、锁紧控制、状态归位控制、对接控制完成过程，驱动航天器对接机构中第一直流电机、第二直流电机、第三直流电机、阻尼设备、电磁阀动作，促使对接机构中锁紧设备、捕获设备、对接环、平衡传感器处于指定状态。本发明解决了对接机构主动对接控制不连续，精度不高的问题，实现了航天器对接机构与空间目标飞行器对接机构的精准对接。
Description
技术领域
本发明涉及航天器对接机构对接控制领域，特别涉及一种航天器对接机构主动对接控制方法。
背景技术
随着空间技术的发展，特别是近地空间站的建造，使得天地间的人员往返、物资运输愈发频繁，从而对航天器对接机构的性能和控制技术提出了更高的要求，尤其是对接机构主动对接的智能化、连续性要求更是亟待解决的问题。
现有的技术中，航天器对接机构对接控制主要采用定点式控制，由预定的指令驱动相应电机完成对接步骤，未形成对接控制系统化，不利于对接机构连续对接动作以及精细化控制要求。
基于上述原因，研发一种满足航天器对接机构主动对接精度要求的航天器对接机构主动对接控制方法实为必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航天器对接机构主动对接控制方法，该方法通过接触准备控制、捕获识别控制、平衡监测控制、锁紧控制、状态归位控制、对接控制完成等步骤的设计驱动航天器对接机构中第一直流电机、第二直流电机、第三直流电机、阻尼设备、电磁阀动作，促使对接机构中锁紧设备、捕获设备、对接环、平衡传感器处于指定状态，连续控制对接机构主动对接过程，可以解决现有航天器对接机构对接过程不连续，对接控制精细化不高的问题，使得航天器与目标机构对接操作连续，控点较精细，精度较高。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种航天器对接机构主动对接控制方法，该方法包含以下步骤：
S1、对接机构接收到对接准备指令后，进行接触准备控制；
S2、所述接触准备控制完成后，进行捕获识别控制；
S3、所述捕获识别控制完成后，进行平衡监测控制；
S4、所述平衡监测控制完成后，进行锁紧控制；
S5、所述锁紧控制完成后，进行状态归位控制，所述状态归位控制完成则表示对接控制完成。
优选地，所述步骤S1中，进一步包含以下步骤：
S11、启动电磁阀锁紧；
S12、启动第一直流电机正转；
S13、检测对接环是否到对接位置：若否，则跳转至所述步骤S12继续启动第一直流电机正转，直至对接环到对接位置；若是，则继续执行步骤S14；
S14、关闭第一直流电机；
S15、启动电磁阀解锁；
S16、检测平衡传感器是否失衡：如果未到位，则继续检测平衡传感器直至失衡；如果平衡传感器到位表明接触准备完成，接触准备控制过程完成。
优选地，所述步骤S2中，进一步包含以下步骤：
S21、检测捕获设备；
S22、判断捕获设备是否捕获：若是，则继续执行步骤S23；若否，则跳转至步骤S24；
S23、开启阻尼设备，捕获识别控制过程完成；
S24、启动第二直流电机反转，则继续执行步骤S25；
S25、判断捕获设备是否解锁：若是，继续执行步骤S26，若否，则跳转至步骤S24直至捕获设备解锁；
S26、关闭第二直流电机，捕获识别控制过程完成。
优选地，所述步骤S3中，进一步包含以下步骤：
S31、检测平衡传感器；
S32、判断当前是否为平衡模式：若是，则跳转至步骤S36；若否，则继续执行步骤S33；
S33、启动第一直流电机正转；
S34、检测对接环是否到极限位置：若否，则跳转至步骤S33继续启动第一直流电机正转，直至对接环到极限位置；若是，则继续执行步骤S35；
S35、关闭第一直流电机，继续执行步骤S36；
S36、启动电磁阀锁紧，平衡检测控制过程完成。
优选地，所述步骤S4中进一步包含以下步骤：
S41、启动第一直流电机反转；
S42、检测对接环是否到接近位置：若否，则跳转至所述步骤S41继续启动第一直流电机反转，直至对接环到接近位置；若是，则继续执行步骤S43；
S43、关闭第一直流电机；
S44、启动第三直流电机正转；
S45、检测锁紧设备是否锁紧：若否，跳转至所述步骤S44继续启动第三直流电机正转，直至锁紧设备锁紧；若否后，则继续执行步骤S46；
S46、关闭第三直流电机，锁紧控制过程完成。
优选地，所述步骤S5中，进一步包含以下步骤：
S51、启动第二直流电机反转；
S52、检测捕获设备是否解锁：若捕获设备未解锁，则跳转至所述步骤S51，继续启动第二直流电机反转直至捕获设备解锁；若是，则继续执行步骤S53；
S53、关闭第二直流电机；
S54、启动第一直流电机反转；
S55、检测对接环是否到初始位置：若否，则跳转至所述步骤S54，继续启动第一直流电机反转直至对接环到初始位置；若是，则继续执行步骤S56；
S56、关闭第一直流电机，状态归位控制过程完成。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明解决了现有航天器对接机构对接过程不连续，对接控制精细化不高的问题，使得航天器与目标机构对接操作连续，控点较精细，精度较高，实现了航天器对接机构与空间目标飞行器对接机构的精准对接，该对接机构对接控制方法首次应用于货运飞船型号。
附图说明
图1为本发明的航天器对接机构示意图；
图2为本发明的对接机构主动对接控制方法示意图；
图3为本发明的接触准备控制过程示意图；
图4为本发明的平衡监测控制过程示意图；
图5为本发明的捕获识别控制过程示意图；
图6为本发明的锁紧控制过程示意图；
图7为本发明的状态归位控制过程示意图。
具体实施方式
为了使本发明更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式对发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的航天器对接机构包含第一直流电机1、第二直流电机2、第三直流电机3、锁紧设备4、捕获设备5、平衡传感器6、阻尼设备7、电磁阀8和对接环9。
其中，平衡传感器6、阻尼设备7、电磁阀8安装在对接环9中，第一直流电机1与对接环9连接，第一直流电机1驱动对接环9推出和拉回动作。第二直流电机2用于驱动航天器捕获动作，锁紧设备4用于监测航天器锁紧位置，第二直流电机2与锁紧设备4连接，锁紧设备4监测第二直流电机2动作状态。第三直流电机3用于驱动航天器锁紧动作，捕获设备5用于监测航天器捕获位置，第三直流电机3与捕获设备5连接，使得捕获设备5监测第三直流电机3动作状态。平衡传感器6用于监测航天器倾斜状态，阻尼设备7用于降低航天器震动，电磁阀8用于调整对接环角度，对接环9用于与其他航天器接触设备。
本发明的航天器对接机构主动对接控制方法通过驱动第一直流电机1、第二直流电机2、第三直流电机3、阻尼设备7、电磁阀8动作，促使锁紧设备4、捕获设备5、对接环9、平衡传感器6处于指定状态。
如图1所示，本发明的航天器对接机构主动对接控制方法包含以下步骤：
S1、对接机构接收到对接准备指令，表明对接机构进入对接准备状态，则进行接触准备控制；
S2、接触准备控制完成后，进行捕获识别控制；
S3、捕获识别控制完成后，进行平衡监测控制；
S4、平衡监测控制完成后，进行锁紧控制；
S5、锁紧控制完成后，进行状态归位控制；状态归位控制完成则表示对接控制完成。
如图3所示，所述步骤S1中的接触准备控制过程具体如下：
S11、启动电磁阀锁紧三次；
S12、启动第一直流电机正转；
S13、检测对接环是否到对接位置：如果未到对接位置，则跳转至步骤S12继续启动第一直流电机正转直至对接环到对接位置；如果对接环到对接位置，继续执行步骤S14；
S14、关闭第一直流电机；
S15、启动电磁阀解锁三次；
S16、检测平衡传感器是否失衡：如果未到位，继续检测平衡传感器直至失衡，如果平衡传感器到位表明接触准备完成，接触准备控制过程完成。
如图4所示，所述步骤S2中的捕获识别控制过程具体如下：
S21、检测捕获设备；
S22、判断捕获设备是否捕获：若是，则继续执行步骤S23；若否，则跳转至步骤S24；
S23、开启阻尼设备，捕获识别控制过程完成；
S24、启动第二直流电机反转，继续执行步骤S25；
S25、判断捕获设备是否解锁：若是，继续执行步骤S26，若否，则跳转至步骤S24直至捕获设备解锁；
S26、关闭第二直流电机，捕获识别控制过程完成。
如图5所示，所述步骤S3中的平衡监测控制过程具体如下：
S31、检测平衡传感器；
S32、判断当前是否为平衡模式：如果为平衡模式，则跳转至步骤S36；如果不为平衡模式，需校正对接机构状态，则继续执行步骤S33；
S33、启动第一直流电机正转；
S34、检测对接环是否到极限位置：如果未到极限位置，则跳转至步骤S33继续启动第一直流电机正转直至对接环到极限位置；如果对接环到极限位置，则继续执行步骤S35；
S35、关闭第一直流电机，继续执行步骤S36；
S36、启动电磁阀锁紧三次，平衡检测控制过程完成。
如图6所示，所述步骤S4中的锁紧控制过程具体如下：
S41、启动第一直流电机反转；
S42、检测对接环是否到接近位置：如果未到接近位置，则跳转至步骤S41继续启动第一直流电机反转直至对接环到接近位置；如果对接环到接近位置，继续执行步骤S43；
S43、关闭第一直流电机；
S44、启动第三直流电机正转；
S45、检测锁紧设备是否锁紧：如果未锁紧，跳转至步骤S44继续启动第三直流电机正转直至锁紧设备锁紧，如果锁紧设备锁紧后，继续执行步骤S46；
S46、关闭第三直流电机，锁紧控制过程完成。
如图7所示，所述步骤S5中的状态归位控制过程具体如下：
S51、启动第二直流电机反转；
S52、检测捕获设备是否解锁：如果捕获设备未解锁，则跳转至所述步骤S51，继续启动第二直流电机反转直至捕获设备解锁；如果捕获设备解锁，则继续执行步骤S53；
S53、关闭第二直流电机；
S54、启动第一直流电机反转；
S55、检测对接环是否到初始位置：如果未到初始位置，则跳转至所述步骤S54，继续启动第一直流电机反转直至对接环到初始位置，如果对接环到初始位置，继续执行步骤S56；
S56、关闭第一直流电机，状态归位控制过程完成。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (1)
1.一种航天器对接机构主动对接控制方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
S1、对接机构接收到对接准备指令后，进行接触准备控制；
S2、所述接触准备控制完成后，进行捕获识别控制；
S3、所述捕获识别控制完成后，进行平衡监测控制；
S4、所述平衡监测控制完成后，进行锁紧控制；
S5、所述锁紧控制完成后，进行状态归位控制，所述状态归位控制完成则表示对接控制完成；
所述航天器对接机构包含第一直流电机、第二直流电机、第三直流电机、锁紧设备、捕获设备、平衡传感器、阻尼设备、电磁阀和对接环；
所述平衡传感器、阻尼设备、电磁阀安装在对接环中，第一直流电机与对接环连接，所述第一直流电机驱动所述对接环推出和拉回动作；
所述第二直流电机用于驱动航天器捕获动作，所述锁紧设备用于监测航天器锁紧位置，所述第二直流电机与锁紧设备连接，所述锁紧设备监测第二直流电机动作状态；
所述第三直流电机用于驱动航天器锁紧动作，所述捕获设备用于监测航天器捕获位置，所述第三直流电机与捕获设备连接，使得捕获设备监测第三直流电机动作状态；
所述平衡传感器用于监测航天器倾斜状态，所述阻尼设备用于降低航天器震动，所述电磁阀用于调整对接环角度，所述对接环用于与其他航天器接触设备；
所述步骤S1中，进一步包含以下步骤：
S11、启动电磁阀锁紧；
S12、启动第一直流电机正转；
S13、检测对接环是否到对接位置：若否，则跳转至所述步骤S12继续启动第一直流电机正转，直至对接环到对接位置；若是，则继续执行步骤S14；
S14、关闭第一直流电机；
S15、启动电磁阀解锁；
S16、检测平衡传感器是否失衡：如果未到位，则继续检测平衡传感器直至失衡；如果平衡传感器到位表明接触准备完成，接触准备控制过程完成；
所述步骤S2中，进一步包含以下步骤：
S21、检测捕获设备；
S22、判断捕获设备是否捕获：若是，则继续执行步骤S23；若否，则跳转至步骤S24；
S23、开启阻尼设备，捕获识别控制过程完成；
S24、启动第二直流电机反转，则继续执行步骤S25；
S25、判断捕获设备是否解锁：若是，继续执行步骤S26，若否，则跳转至步骤S24直至捕获设备解锁；
S26、关闭第二直流电机，捕获识别控制过程完成；
所述步骤S3中，进一步包含以下步骤：
S31、检测平衡传感器；
S32、判断当前是否为平衡模式：若是，则跳转至步骤S36；若否，则继续执行步骤S33；
S33、启动第一直流电机正转；
S34、检测对接环是否到极限位置：若否，则跳转至步骤S33继续启动第一直流电机正转，直至对接环到极限位置；若是，则继续执行步骤S35；
S35、关闭第一直流电机，继续执行步骤S36；
S36、启动电磁阀锁紧，平衡检测控制过程完成；
所述步骤S4中进一步包含以下步骤：
S41、启动第一直流电机反转；
S42、检测对接环是否到接近位置：若否，则跳转至所述步骤S41继续启动第一直流电机反转，直至对接环到接近位置；若是，则继续执行步骤S43；
S43、关闭第一直流电机；
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S45、检测锁紧设备是否锁紧：若否，跳转至所述步骤S44继续启动第三直流电机正转，直至锁紧设备锁紧；若否后，则继续执行步骤S46；
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