本文關(guān)鍵詞：Drag-free雙星編隊(duì)系統(tǒng)的控制方法研究

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【摘要】：地球重力場(chǎng)的高精度數(shù)據(jù)和時(shí)變信息對(duì)于地球現(xiàn)代研究具有重要意義,Dragfree衛(wèi)星以其可提供超低微重力水平平臺(tái)為地球高精密信息的獲取提供了有利條件,而Drag-free衛(wèi)星編隊(duì)由于采用協(xié)同工作的方式,在高精密空間科學(xué)探測(cè)任務(wù)中具有更加重要的運(yùn)用價(jià)值。本文以Drag-free雙星編隊(duì)控制系統(tǒng)為對(duì)象,對(duì)編隊(duì)衛(wèi)星在軌運(yùn)行過(guò)程中的相對(duì)位置控制與干擾抑制問(wèn)題進(jìn)行了研究。為實(shí)現(xiàn)Drag-free雙星編隊(duì)控制與Drag-free控制系統(tǒng)的頻帶隔離需求,設(shè)計(jì)了基于定量反饋理論(Quantitative Feedback Theory,QFT)的編隊(duì)控制算法。首先對(duì)比分析了基于QFT的對(duì)角型控制和非對(duì)角型控制算法,證明了后者解耦效果的優(yōu)越性;接著針對(duì)非主從式Drag-free雙星編隊(duì)衛(wèi)星相對(duì)動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了基于QFT的非對(duì)角型控制算法,結(jié)合系統(tǒng)頻域和時(shí)域指標(biāo),分別實(shí)現(xiàn)了期望狀態(tài)參考跟蹤和輸入干擾抑制;通過(guò)數(shù)學(xué)仿真結(jié)果驗(yàn)證了算法的有效性。為分離Drag-free雙星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)模型的強(qiáng)耦合關(guān)聯(lián)特性的影響,設(shè)計(jì)了基于特征結(jié)構(gòu)配置理論的狀態(tài)反饋動(dòng)態(tài)解耦控制算法。首先,通過(guò)動(dòng)態(tài)解耦將編隊(duì)動(dòng)力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為弱耦合動(dòng)力學(xué)模型,接著基于特征結(jié)構(gòu)配置設(shè)計(jì)了狀態(tài)反饋控制算法,最后對(duì)算法進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明算法具有良好的動(dòng)態(tài)特性,滿足期望的要求。為提高帶有參數(shù)不確定性和干擾的Drag-free雙星編隊(duì)控制系統(tǒng)的魯棒性,降低算法的收斂時(shí)間,提高探測(cè)任務(wù)的可靠性,設(shè)計(jì)了有限時(shí)間控制算法。首先,針對(duì)Drag-free雙星編隊(duì)模型設(shè)計(jì)了基于參數(shù)自適應(yīng)辨識(shí)的實(shí)際有限時(shí)間控制算法,通過(guò)數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證了算法的控制效果;然后,為處理雙星編隊(duì)系統(tǒng)中存在的干擾,針對(duì)模型中的動(dòng)態(tài)干擾設(shè)計(jì)了非線性魯棒干擾觀測(cè)器,對(duì)設(shè)計(jì)的自適應(yīng)控制算法進(jìn)行補(bǔ)償,增強(qiáng)算法的魯棒性和干擾抑制能力,通過(guò)數(shù)學(xué)仿真表明了改進(jìn)控制算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：Drag-free衛(wèi)星 衛(wèi)星編隊(duì)控制 定量反饋控制 特征結(jié)構(gòu)配置 有限時(shí)間控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景9-10
• 1.1.1 課題來(lái)源9
• 1.1.2 研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 Drag-free衛(wèi)星控制概述10-12
• 1.2.2 Drag-free衛(wèi)星編隊(duì)研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.3 Drag-free衛(wèi)星編隊(duì)控制研究16-17
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排17-19
• 第2章 Drag-free雙星編隊(duì)動(dòng)力學(xué)建模與分析19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 衛(wèi)星坐標(biāo)系與軌道描述19-23
• 2.3 主從式雙星編隊(duì)控制動(dòng)力學(xué)探討23-26
• 2.3.1 空間圓形編隊(duì)動(dòng)力學(xué)模型24-26
• 2.3.2 橢圓軌道編隊(duì)動(dòng)力學(xué)模型26
• 2.4 非主從式雙星編隊(duì)控制動(dòng)力學(xué)模型26-33
• 2.4.1 編隊(duì)動(dòng)力學(xué)模型建立27-29
• 2.4.2 J2 項(xiàng)攝動(dòng)影響分析29-30
• 2.4.3 Drag-free雙星編隊(duì)模型簡(jiǎn)化30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于非對(duì)角型QFT的雙星編隊(duì)控制算法設(shè)計(jì)34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 非對(duì)角QFT控制算法34-44
• 3.2.1 非對(duì)角型QFT設(shè)計(jì)思想34-38
• 3.2.2 耦合矩陣與解耦效果38-43
• 3.2.3 綜合設(shè)計(jì)方法43-44
• 3.3 基于非對(duì)角型QFT的編隊(duì)控制算法實(shí)現(xiàn)44-52
• 3.3.1 編隊(duì)控制模型描述44-46
• 3.3.2 控制目標(biāo)與約束46-47
• 3.3.3 非對(duì)角型QFT控制器設(shè)計(jì)47-50
• 3.3.4 仿真驗(yàn)證與分析50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于特征結(jié)構(gòu)配置的雙星編隊(duì)控制算法設(shè)計(jì)53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 特征結(jié)構(gòu)配置定義53-54
• 4.3 動(dòng)態(tài)解耦控制綜合算法54-57
• 4.3.1 動(dòng)態(tài)解耦控制問(wèn)題54-56
• 4.3.2 動(dòng)態(tài)解耦控制算法設(shè)計(jì)56-57
• 4.4 基于特征結(jié)構(gòu)配置的編隊(duì)控制算法實(shí)現(xiàn)57-65
• 4.4.1 特征結(jié)構(gòu)配置算法57-59
• 4.4.2 控制器設(shè)計(jì)59-62
• 4.4.3 仿真驗(yàn)證與分析62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第5章 雙星編隊(duì)系統(tǒng)的有限時(shí)間控制器設(shè)計(jì)66-82
• 5.1 引言66
• 5.2 有限時(shí)間穩(wěn)定控制定義66-68
• 5.3 自適應(yīng)PFTC算法設(shè)計(jì)68-75
• 5.3.1 編隊(duì)控制問(wèn)題重述68
• 5.3.2 PFTC算法設(shè)計(jì)68-72
• 5.3.3 仿真驗(yàn)證與分析72-75
• 5.4 補(bǔ)償PFTC算法設(shè)計(jì)75-81
• 5.4.1 非線性魯棒干擾觀測(cè)器75-77
• 5.4.2 基于觀測(cè)器的PFTC算法設(shè)計(jì)77-79
• 5.4.3 仿真驗(yàn)證與分析79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-91
• 致謝91

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 趙倩;利用衛(wèi)星編隊(duì)探測(cè)地球重力場(chǎng)的方法研究與仿真分析[D];武漢大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：1050971