(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111543912.X (22)申请日 2021.12.16 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 徐瑞　王棒　崔平远　李朝玉　 朱圣英　梁子璇　 (74)专利代理 机构 北京正阳理工知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11639 代理人 王松 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 小天体多节点柔性附着协同规划目标状态 评估方法 (57)摘要 本发明公开的小天体多节点柔性附着协同 规划目标状态评估方法， 属于航空航天技术领 域。 本发明通过考虑柔性连接装置的能量耗散作 用， 将其简化为弹簧 ‑阻尼器的等效模型； 考虑附 着过程中节 点的弱引力连续碰撞， 建立多节点耦 合的运动模型， 生成多节点运动轨迹； 通过改变 节点不同的目标状态获取附着末端不同速度分 配方式， 计算节点总速度增量ΔVtot， 获取多节点 网络稳定附着时间与节点附着误差； 根据柔性着 陆器的稳定附着时间、 节点附着误差及ΔVtot， 建 立附着效果评价函数， 通过所述附着效果评价函 数实现小天体多节点柔性附着协同规划目标状 态评估， 获得最小评价函数值对应的速度分配方 式， 根据评估后的速度分配方式实现小天体多节 点柔性稳定附着。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 114218675 A 2022.03.22 CN 114218675 A 1.小天体多节点 柔性附着协同规划目标状态评估方法， 其特 征在于： 包括如下步骤， 步骤一、 获取场景信息， 包括小天体的引力加速度， 节点数n， 节点初始速度及初始位 置； 步骤二、 考虑附着过程节点的弱引力连续碰撞， 建立节点与小天体表面的碰撞机制， 获 取碰撞后的节点速度值， 建立探测器多节点耦合的运动模型， 生成多节点运动轨迹， 获取柔 性着陆器的稳定附着时间与节点附着误差； 步骤三、 节点初始速度相同， 针对弱引 力场的目标小天体， 通过改变节点不同的目标状 态获取附着 末端不同速度分配方式， 计算节点总速度增量ΔVtot； 步骤四、 根据不同速度分配方式下柔性着陆器的稳定附着时间、 附着误差及节点总速 度增量， 建立附着效果评价函数， 获得评价函数值， 通过所述附着效果评价函数实现小天体 多节点柔性附着协同规划目标状态评估， 获得最小评价函数值对应的速度分配方式， 根据 评估后的速度分配方式实现小天体多节点 柔性稳定附着。 2.如权利要求1所述的小天体多节点柔性附着协同规划目标状态评估方法， 其特征在 于： 步骤一实现方法为， 引力加速度为g， 节点数为n， 节点初始位置及 速度表示为矩阵A0及V0， 两个矩阵均为n × 3的矩阵， 第i行代 表节点i的空间坐标及速度； 3.如权利要求2所述的小天体多节点柔性附着协同规划目标状态评估方法， 其特征在 于： 步骤二实现方法为， 步骤2.1： 将柔性连接机构等效为带阻尼的弹簧， 节点速度在阻尼的耗散作用下逐渐减 小； 弹簧初始长度设置为两节点间的初始距离， Δs为形变量， k为弹性系数， 由阻尼造成的 阻尼力与速度成正相关， b为阻尼系数； 和 分别代表第i和第j 个节点间连接在 x， y， z三个方向产生的弹簧力与阻尼 力， 节点i由柔性连接产生的在三个方 向上受力分量表示 为式(4)： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114218675 A 2步骤2.2： 在计算节点与小天体表面碰撞前后的速度时， 将节点等效为质量分布均匀的 质点； 步骤2.3： 进行碰撞后节点速度的计算； 碰撞过程引入非线性阻尼， 采用连续接触力方 法建立碰撞过程的弱引力碰撞动力学模型， 计算碰撞后的节点速度； 步骤2.4： 给定节点初始条件， 对加速度采取数值积分的方法获取节点在空间运动的速 度与位移， 生成多节点 运动轨迹； 步骤2.5： 设置多节点着陆器稳定附着条件， 当所有节点竖直方向坐标小于Zmin， 三个方 向速度均小于Vmin时， 判定节点完成附着， 获取 稳定附着时间与节点附着误差 。 4.如权利要求3所述的小天体多节点柔性附着协同规划目标状态评估方法， 其特征在 于： 步骤三实现方法为， 步骤3.1： 从宏观角度考虑柔性着陆器的弱引力碰撞连续运动， 忽略节点尺寸， 将其等 效为质点， 节点初始速度均为V0， 对节点施加速度脉冲， 施加脉冲后节点速度分别为v1, v2,...,vn； 步骤3.2： 计算施加速度脉冲前后的节点总速度增量ΔVtot； 5.如权利要求4所述的小天体多节点柔性附着协同规划目标状态评估方法， 其特征在 于： 步骤四实现方法为， 目标落点坐标为P0＝{p01,p02,...,p0n}， 实际落点坐标为Pa＝{p1,p2,...,pn}， 对应节 点 间距离为S0→a＝{s1,s2,...,sn}， 记节点附着误差为 计算每组速 度分配方式下的稳定附着时间、 节点附着误差和节点总速度增量： 对Tsta、 Ert及ΔVtot进行归一 化处理， 建立附着效果评价 函数： 根据所述附着效果评价函数(7)获得评价函数值， 评价值越小说明在当前速度分配条 件下， 附着稳定时间、 节点附着误差及节点总速度增量三者综合指标最优， 实现小天体多节权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114218675 A 3