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基于动态滑模控制的挠性航天器姿态控制
挠性航天器 姿态镇定 动态滑模
2019/3/15
本文采用滑动模态控制方法对挠性航天器设计了姿态镇定控制律. 首先, 建立了挠性航天器的数学模型. 其中, 挠性航天器的运动学方程采用姿态四元数描述. 然后, 通过引入动态切换函数, 设计挠性航天器的动态滑模姿态控制律. 该控制律能对滑模姿态控制律中由符号函数项引起的抖振进行抑制. 采用Lyapunov方法证明了所设计的动态滑模姿态 控制律能使闭环航天器姿态系统稳定. 最后, 通过数值仿真例子验证了...
转动惯量存在不确定性的挠性航天器滑模姿态控制
挠性航天器 转动惯量不确定性 姿态镇定 滑模控制
2019/3/15
在转动惯量存在不确定性时, 采用滑动模态控制方法对挠性航天器设计了姿态镇定控制律. 由于挠性模态是不可量测的, 首先设计了一个部分状态观测器对挠性模态进行估计. 进而结合滑模控制方法, 提出了基于观测器的滑模姿态控制律. 采用Lyapunov 方法证明了在存在转动惯量不确定性时, 所设计的滑模姿态控制律能使闭环航天器姿态系统稳定. 最后, 通过数值仿真例子验证了所提出方法的有效性.
为解决复杂的挠性航天器的姿轨控制问题，对于挠性航天器的姿轨耦合动力学建模与控制展开研究。基于对偶四元数原理，推导给出一套挠性航天器的姿轨一体化动力学模型。此种模型能够紧凑描述航天器的轨道和姿态，且能够自动引入航天器平动、转动与挠性附件振动三者之间的关联耦合作用。基于此模型设计了一种自适应位置姿态跟踪控制器，该控制器能够在航天器质量特性参数未知的情况下，对其位置和姿态进行轨迹跟踪控制，并使位置和姿态...
含固定转速驱动电机的挠性卫星自旋稳定性分析
挠性卫星 驱动电机 自旋 稳定性
2015/7/27
分析一类含驱动电机挠性卫星的自旋稳定性，应用不变集定理证明了系统轨迹收敛于系统平衡点集，并通过构造正定的单调递减的类能量函数来判断各平衡点的稳定性质。获得的结论包括：由于挠性振动阻尼特性，在无外扰力矩作用时，含固定转速驱动电机的挠性卫星存在稳定的自旋；不含驱动电机的挠性卫星，稳定的自旋轴为其最大主惯量轴；驱动电机可改变挠性卫星的自旋轴，给出了稳定的自旋轴与电机转速方向夹角公式，该夹角为锐角；当电机...
利用改进TW-API方法在轨辨识挠性航天器时变模态参数
模态参数辨识 大型挠性航天器 在轨辨识 时变系统
2014/4/15
考虑大型挠性部件运动导致的在轨航天器模态参数时变特性，提出一种改进的截断窗逼近幂迭代（TW-API）追踪方法。针对传统TW-API方法计算量较大的问题，改进的方法简化了数据处理中的矩阵递推过程，显著减少了在轨辨识过程的计算量和计算时间。还将该方法与经典投影估计子空间跟踪（PAST）方法和逼近幂迭代（API）递推方法进行了计算量对比与分析。为检验四种方法用于航天器模态参数辨识的效果，选取ETS-VI...
一种石英挠性加速度计线性度测试仪设计
石英挠性加速度计 最小二乘法 A/D采集卡
2014/3/25
为了实现石英挠性加速度计的线性度测试，基于石英挠性加速度计的工作原理，设计了一种基于计算机的石英挠性加速度计电模拟测试仪；在建立石英挠性加速度计拟合数学模型的基础上，给出了利用计算机、A/D采集卡实现石英挠性加速度计的线性度测试的方法，即电模拟测试；石英挠性加速度计电模拟测试仪软件采用Visual C+。
挠性卫星在轨非约束模态计算研究
挠性卫星 在轨动力学 非约束模态
2013/5/21
给出了一种适合工程应用的挠性卫星在轨模态计算分析方法：先通过地面试验对有限元模型进行校核，求出挠性附件约束模态结果，再结合整星动力学将约束模态转换成非约束模态结果。实例计算结果表明该方法能够准确计算挠性卫星在轨模态。工程中卫星在轨模态频率计算误差可在15%以内。
针对大型挠性航天器姿态机动过程中的振动抑制问题,提出一种输入成形(IS)与自适应滑模控制(ASMC)相结合的控制策略。该控制策略利用输入成形抑制标称挠性系统的残余振动,并通过滑模控制保证实际系统在参数不确定性和外部干扰的影响下实现对标称系统的跟踪,解决了输入成形对参数不确定性和外部干扰的敏感性问题。进一步采用自适应技术去除了滑模切换增益对参数不确定性和干扰上界的先验性要求。仿真结果表明,在参数不确...
针对挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出一种新型的具有强鲁棒性的分数阶滑模控制器。利用分数阶微分算子的快速收敛性与信息记忆性,在滑模面与控制输入中均引入分数阶微分算子,使新型控制器具有分数阶微分与滑模控制的双重优点,从而使姿态跟踪控制系统具有更好的快速性、强鲁棒性和良好的抗干扰性。进一步使用Lyapunov理论与分数阶稳定性理论证明了整个系统的稳定性,分析了分数阶滑模面的优点。数值仿真验证了分数阶滑模...
挠性航天器的退步直接自适应姿态跟踪控制
退步控制 非线性直接自适应控制 正实性
2012/9/25
针对参数不确定的挠性航天器姿态跟踪控制问题,提出了一种退步直接自适应控制算法。首先验证了挠性航天器动力学子系统的近似严格正实性,并设计了具有理想控制性能的参考模型;然后对以姿态四元数描述的运动学子系统设计常系数输出反馈中间控制律,使航天器姿态四元数输出渐近跟踪参考模型输出;最后退一步,对具有参数不确定特性的动力学子系统,基于非线性直接自适应控制理论和Lyapunov稳定性理论,设计了退步直接自适应...
弹用惯组的误差是影响系统落点导航精度的关键因素。针对如何利用已知的航向信息最大程度地提高弹用挠性陀螺的实际使用精度的问题，将多位置对准技术应用于惯组误差的在线标定，利用行列式法对陀螺静态漂移误差进行了可观性分析，给出常用两位置对准的理论分析及最优三位置的限定方程。仿真结果表明，最优三位置对准可以有效分离常值漂移和与比力一次项有关的漂移，实现挠性陀螺静态漂移误差状态变量全部可观测，最大程度地降低其对...
研究欠驱动挠性航天器的单轴指向控制问题，该问题理论上涉及高维控制系统的非线性控制，工程上对于航天器配置优化和提高控制系统可靠性非常重要。为此，提出了两段控制方法：第一段是角速度镇定，第二段是在初始角速度为小量时的单轴指向控制。在此基础上，将两段控制结合提出了完整的单轴指向控制算法，该算法能够有效保证闭环控制系统的大范围渐近稳定性。理论分析和仿真结果验证了所提出控制方法的有效性。
针对挠性航天器执行器卡死与失效故障的姿态稳定控制问题,提出一种改进型滑模容错控制策略。与传统的滑模控制相比,该方法能削弱传统滑模控制中抖振现象对姿态控制精度的影响,且它采用自适应技术在线估计系统中的不确定参数,从而保证控制性能对外部干扰、不确定甚至时变转动惯量具有良好的鲁棒性。该控制器并不需要任何在线或离线的故障信息,能够完全独立于地面站的支持。基于Lyapunov方法从理论上证明了该控制器不但能...
利用反步法研究了一类挠性航天器的姿态镇定问题,提出一种基于模态观测器的反步控制设计方案。首先,构造挠性模态观测器对挠性模态变量及其变化率进行观测;其次,将角速度看成虚拟控制器,设计虚拟角速度镇定运动学模型与挠性模态变量组成的子系统;最后,利用反步法设计了一种非线性控制器使得角速度能够跟踪虚拟角速度,从而实现姿态镇定的目标。当不存在外部扰动作用时,设计的控制器能够渐近镇定挠性航天器姿态控制系统。当存...