現(xiàn)代航天器在執(zhí)行空間任務時,常常以編隊的方式運行,利用小衛(wèi)星編隊協(xié)作的方式來代替?zhèn)鹘y(tǒng)單顆大衛(wèi)星不僅能降低成本還能保持衛(wèi)星在軌運行的靈活性。在航天器編隊飛行過程中,往往需要控制其保持姿態(tài)的一致性。本論文研究了航天器編隊飛行過程中姿態(tài)一致性控制問題,對于不同的航天器編隊系統(tǒng),用單位四元數(shù)來描述編隊群中航天器的姿態(tài)信息,建立航天器編隊的數(shù)學模型并設計分布式控制律實現(xiàn)其姿態(tài)一致性。針對剛體航天器編隊系統(tǒng)的姿態(tài)一致性控制問題,考慮編隊群成員之間通信拓撲為無向圖,設計了一類虛擬角速度估計器,并基于虛擬角速度估計器來設計分布式控制律使系統(tǒng)達到姿態(tài)一致性。利用虛擬角速度估計器來設計控制律的方法簡化了李雅普諾夫函數(shù)的構造,使得控制律的數(shù)學證明更為簡潔。通過對比仿真實驗,發(fā)現(xiàn)基于虛擬角速度估計器的設計思想提高了控制器的性能。針對現(xiàn)代航天器在執(zhí)行空間任務時常常攜帶撓性附件的情況,本論文研究了基于無向通信拓撲的撓性航天器編隊系統(tǒng)的姿態(tài)一致性控制問題。撓性航天器模型與剛體航天器模型最大的不同點在于撓性附件所帶來的振動影響,因此在建立數(shù)學模型時要加入撓性模態(tài)參數(shù)。對于實際中撓性模態(tài)難以直接測量的問題,構造了模態(tài)觀...

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的來源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 航天器編隊研究現(xiàn)狀
        1.2.2 一致性算法研究現(xiàn)狀
        1.2.3 航天器編隊姿態(tài)一致性控制算法研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內容
第2章 航天器編隊的數(shù)學模型與相關基礎知識
    2.1 代數(shù)圖論基礎
    2.2 航天器姿態(tài)描述法
        2.2.1 常用參考坐標系
        2.2.2 基于歐拉軸/角的姿態(tài)描述
        2.2.3 基于單位四元數(shù)的姿態(tài)描述
    2.3 航天器編隊數(shù)學模型
        2.3.1 剛性航天器編隊系統(tǒng)數(shù)學模型
        2.3.2 撓性航天器編隊系統(tǒng)數(shù)學模型
    2.4 本章小結
第3章 基于無向圖的剛體航天器編隊姿態(tài)一致性控制
    3.1 問題描述
    3.2 基于虛擬角速度的分布式姿態(tài)控制器的設計
    3.3 仿真算例
    3.4 本章小結
第4章 基于無向圖的撓性航天器編隊姿態(tài)一致性控制
    4.1 問題描述
    4.2 基于模態(tài)觀測器的分布式姿態(tài)控制器的設計
    4.3 仿真算例
    4.4 本章小結
第5章 基于有向圖的剛體航天器編隊姿態(tài)一致性控制
    5.1 問題描述
    5.2 基于目標姿態(tài)觀測器的分布式姿態(tài)控制器的設計
    5.3 仿真算例
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
致謝



本文編號：3860152