系统工程与电子技术 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (1): 254-267.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2025.01.26

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空间非合作目标非接触式电磁消旋方法综述

杜磊1, 陈振1, 户恒在1,*, 张强2, 刘向东1, 张可墨2   

  1. 1. 北京理工大学自动化学院, 北京 100081
    2. 北京控制工程研究所, 北京 100094
  • 收稿日期:2024-01-19 出版日期:2025-01-21 发布日期:2025-01-25
  • 通讯作者: 户恒在
  • 作者简介:杜磊(1992—), 男, 博士研究生, 主要研究方向为电机设计、电磁消旋装置电磁分析、空间非合作目标非接触式消旋
    陈振(1976—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为电机与电器、空间机器人伺服控制、空间伺服机构驱动与控制
    户恒在(1988—), 男, 副研究员, 博士, 主要研究方向为特种电机建模与设计、定位系统高精度伺服控制
    张强(1978—), 男, 研究员, 博士, 主要研究方向为航天器执行机构与驱动机构
    刘向东(1971—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为高精度伺服控制、航天器姿态控制
    张可墨(1990—), 女, 工程师, 硕士, 主要研究方向为航天器旋转电传输
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(11972078)

Overview of contactless electromagnetic de-tumbling method for uncooperative space target

Lei DU1, Zhen CHEN1, Hengzai HU1,*, Qiang ZHANG2, Xiangdong LIU1, Kemo ZHANG2   

  1. 1. School of Automation, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China
    2. Beijing Institute of Control Engineering, Beijing 100094, China
  • Received:2024-01-19 Online:2025-01-21 Published:2025-01-25
  • Contact: Hengzai HU

摘要:

太空中大量残留的空间非合作目标危及在轨运行卫星的安全, 为规避潜在碰撞风险, 采取消旋后再捕获变得尤为重要。针对如何衰减目标的旋转速度, 系统调研国内外非接触式电磁消旋方法。首先, 介绍电磁消旋原理与旋转非合作目标中两种典型的运动形式。其次, 定性地对电磁消旋方法的优势及可行性进行分析。然后, 对非接触式电磁消旋方法进行分类, 从非均匀/均匀静止磁场、机械式/电磁式旋转磁场方面入手, 详细分析最新消旋方法及关键技术。接着, 对消旋转矩的计算方法及相关控制技术进行总结归纳。最后, 展望电磁消旋方法的未来发展方向。

关键词: 空间非合作目标, 非接触式, 电磁消旋方法, 消旋转矩

Abstract:

A large number of residual uncooperative space targets endanger the safety of satellites on-obit. To avoid the potential collision risk, it is particularly important to conduct a de-tumbling operation of the target before capturing. Aiming at how to de-tumble the rotational speed of the targets, the contactless electromagnetic de-tumbling methods at home and abroad are systematically investigated. Firstly, the principle of the electromagnetic de-tumbling and two typical motion forms of rotating uncooperative space targets are introduced. Next, a qualitative analysis is conducted on the advantages and feasibility of this electromagnetic de-tumbling methods. Then, the contactless electromagnetic de-tumbling methods are classified, and the latest de-tumbling methods and key technologies are analyzed in detail from the aspects of non-uniform/uniform static magnetic field and mechanical/electromagnetic rotating magnetic field. Further, the methods of calculating the de-tumbling torque and the related control technologies are sorted out. Finally, the future development direction of the electromagnetic de-tumbling methods is proposed.

Key words: uncooperative space target, contactless, electromagnetic de-tumbling method, de-tumbling torque

中图分类号: