本文關(guān)鍵詞：考慮重力影響的撓性航天器建模及姿態(tài)控制研究

  更多相關(guān)文章： 撓性航天器 重力 姿態(tài)控制 振動抑制 自抗擾控制 滑�？刂�

【摘要】：航天科技日益發(fā)展,航天器需要具有很高的姿態(tài)控制精度,以完成各種精細復(fù)雜的空間任務(wù),而現(xiàn)代航天器通常攜帶有撓性附件,在撓性航天器姿態(tài)機動的過程中,存在于撓性附件與中心剛體之間的耦合,會造成撓性附件的振動,影響航天器的姿態(tài)控制精度,從而導(dǎo)致整個系統(tǒng)性能的下降。因此,撓性航天器的姿態(tài)控制及振動抑制問題引起了廣泛關(guān)注,國內(nèi)外眾多學(xué)者對此問題進行了研究。以往的控制器設(shè)計方法算法復(fù)雜且超調(diào)量大,同時地面模擬微重力試驗不能完全消除重力的影響,而重力勢及其方向性對撓性太陽能帆板的振動特性存在影響。因此,本文充分考慮重力對撓性航天器控制的影響,建立了考慮重力影響的撓性航天器模型,并采用相對算法簡單的控制方法對撓性航天器進行姿態(tài)控制及振動抑制,具體內(nèi)容如下:首先,針對撓性航天器從地面試驗階段到空間應(yīng)用階段重力項的變化問題,以單軸轉(zhuǎn)動的撓性航天器為研究對象,基于基本力學(xué)定理,采用Newton-Euler法建立了考慮重力效應(yīng)的撓性航天器動力學(xué)模型。并分別對其在地面試驗階段和空間應(yīng)用階段的振動特性和姿態(tài)控制效果進行仿真研究。其次,針對不同重力環(huán)境下?lián)闲院教炱髯藨B(tài)控制及振動抑制問題,設(shè)計自抗擾控制器,利用自抗擾控制器不依賴于被控對象精確的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點,采用擴張狀態(tài)觀測器估計系統(tǒng)的總和擾動,同時設(shè)計正位置反饋補償器,實現(xiàn)振動的快速衰減,并通過仿真研究驗證了控制算法的有效性。最后,針對自抗擾控制器參數(shù)眾多的問題,提出了一種自適應(yīng)反演滑�？刂撇呗�,根據(jù)反演原理設(shè)計滑�？刂破饕詫崿F(xiàn)在模型和干擾不確定因素的影響下對撓性航天器的控制,并采用自適應(yīng)控制對不確定項的上界進行實時估計,最終實現(xiàn)對不同重力環(huán)境下?lián)闲院教炱鞯淖藨B(tài)控制及振動抑制。
【關(guān)鍵詞】：撓性航天器 重力 姿態(tài)控制 振動抑制 自抗擾控制 滑模控制
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10
• 1.2 國內(nèi)外研究綜述10-16
• 1.2.1 微重力研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 撓性航天器建模研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 撓性航天器姿態(tài)控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.4 撓性航天器振動抑制研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排16-18
• 第2章 考慮重力影響的撓性航天器建模與分析18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 考慮重力影響的撓性航天器動力學(xué)模型18-23
• 2.2.1 系統(tǒng)描述18-19
• 2.2.2 地面試驗階段模型19-22
• 2.2.3 空間應(yīng)用階段模型22-23
• 2.2.4 仿真數(shù)據(jù)23
• 2.3 重力對航天器控制的影響23-26
• 2.3.1 不同重力環(huán)境對撓性附件振動模態(tài)的影響23-24
• 2.3.2 不同重力環(huán)境對姿態(tài)控制精度的影響24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第3章 考慮重力影響的撓性航天器自抗擾控制27-49
• 3.1 引言27
• 3.2 自抗擾控制基本原理27-33
• 3.2.1 跟蹤微分器原理28-30
• 3.2.2 擴張狀態(tài)觀測器原理30-32
• 3.2.3 非線性誤差反饋原理32-33
• 3.3 自抗擾控制器設(shè)計33-40
• 3.4 正位置反饋補償器設(shè)計40-42
• 3.5 仿真研究42-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 考慮重力影響的撓性航天器自適應(yīng)反演滑�？刂�49-65
• 4.1 引言49
• 4.2 滑�？刂苹纠碚�49-52
• 4.2.1 滑�？刂频幕靖拍�49-50
• 4.2.2 滑動模態(tài)存在性和可達性50-51
• 4.2.3 滑動模態(tài)運動方程51
• 4.2.4 滑模運動動態(tài)品質(zhì)51-52
• 4.3 自適應(yīng)反演滑�？刂破髟O(shè)計52-55
• 4.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析55-57
• 4.5 抖振抑制研究57-59
• 4.6 仿真研究59-64
• 4.7 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果72-73
• 致謝73

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 段廣仁;鐘震;姜蒼華;;航天器的一種無源自適應(yīng)姿態(tài)控制方法[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年05期

2 干東英;;姿態(tài)控制飛輪機械參量的測定[J];光學(xué)機械;1981年02期

3 劉繼忠,吳長才;旋轉(zhuǎn)火箭的姿態(tài)控制設(shè)計方法[J];航天控制;1997年04期

4 閻野,趙漢元,何力;利用轉(zhuǎn)移矩陣進行姿態(tài)控制[J];飛行力學(xué);1999年04期

5 王景,劉良棟,張篤周;小衛(wèi)星的自適應(yīng)姿態(tài)控制[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2002年01期

6 王松艷;楊明;王子才;;旋轉(zhuǎn)彈的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)變質(zhì)心姿態(tài)控制[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報;2006年08期

7 劉智平;周鳳岐;周軍;;具有參數(shù)不確定性的飛行器的變結(jié)構(gòu)姿態(tài)控制[J];宇航學(xué)報;2007年01期

8 孔雪;楊明;王松艷;;質(zhì)量矩/直接力復(fù)合控制飛行器的姿態(tài)控制[J];計算機仿真;2009年05期

9 李洋;仇原鷹;張軍;彭福軍;;一種撓性航天器的自適應(yīng)姿態(tài)控制與振動控制[J];振動與沖擊;2009年12期

10 杜輝;張洪華;;一類帶液體晃動航天器的姿態(tài)控制[J];空間控制技術(shù)與應(yīng)用;2010年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 尹彪;劉磊;王永驥;;火箭姿態(tài)控制與故障重構(gòu)的研究[A];中國自動化學(xué)會中南六�。▍^(qū)）2010年第28屆年會·論文集[C];2010年

2 池榮虎;于鐳;隋樹林;;無模型姿態(tài)控制理論與技術(shù)[A];中國宇航學(xué)會深空探測技術(shù)專業(yè)委員會第四屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

3 呂文軍;戈新生;;基于能量的3D剛體擺的姿態(tài)控制研究[A];第七屆全國多體系統(tǒng)動力學(xué)暨第二屆全國航天動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議會議論文集[C];2011年

4 鄒奎;戈新生;;基于分層滑模方法的3D剛體擺的姿態(tài)控制[A];第七屆全國多體系統(tǒng)動力學(xué)暨第二屆全國航天動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議會議論文集[C];2011年

5 翟坤;寶音賀西;;柔性太陽帆多體復(fù)合姿態(tài)控制研究[A];第七屆全國多體系統(tǒng)動力學(xué)暨第二屆全國航天動力學(xué)與控制學(xué)術(shù)會議會議論文集[C];2011年

6 李連仲;王欣;;基于箭體系的最佳解耦姿態(tài)控制方法[A];全國第十二屆空間及運動體控制技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

7 黃興宏;徐世杰;;欠驅(qū)動航天器的一種姿態(tài)控制方案研究[A];全國第十二屆空間及運動體控制技術(shù)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

8 吳忠;趙建輝;趙剡;;空間站姿態(tài)控制/動量管理的非線性方法[A];第二十三屆中國控制會議論文集（上冊）[C];2004年

9 肖冰;胡慶雷;馬廣富;;小衛(wèi)星改進型自適應(yīng)反步姿態(tài)控制[A];第二十九屆中國控制會議論文集[C];2010年

10 吳忠;趙建輝;;空間站姿態(tài)控制/動量管理系統(tǒng)的周期性擾動抑制[A];第二十四屆中國控制會議論文集（下冊）[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 鄒麗梅 陳耀群;江蘇科大聲納拖曳系統(tǒng)姿態(tài)控制研究項目通過鑒定[N];中國船舶報;2005年

2 本報記者 于淼;“蚱蜢”:蹦得高 回得來[N];中國航天報;2013年

3 本報駐日本記者 陳超;長途跋涉累累傷[N];科技日報;2005年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉治華;雙功能飛輪控制方法的研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2006年

2 周黎妮;考慮動量管理和能量存儲的空間站姿態(tài)控制研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2009年

3 蔡鵬;撓性航天器建模與姿態(tài)控制系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

4 胡立坤;一類簇狀剛撓航天器模型與逆系統(tǒng)方法姿態(tài)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

5 關(guān)新;高分辨率遙感衛(wèi)星隔振與姿態(tài)控制一體化設(shè)計[D];清華大學(xué);2012年

6 白圣建;撓性航天器的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)建模與姿態(tài)控制[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

7 畢勝;變結(jié)構(gòu)飛行器的多剛體建模和姿態(tài)控制[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

8 錢山;在軌服務(wù)航天器相對測量及姿態(tài)控制研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

9 李爭學(xué);柔性飛行器姿態(tài)魯棒控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

10 張龍;充液航天器的魯棒輸出反饋姿態(tài)控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 秦琰;局部慣量未知的航天器組合體姿態(tài)控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 王瀛;空間站長期在軌運行姿態(tài)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

3 孫航;充液航天器液晃抑制及其姿態(tài)控制研究[D];北京理工大學(xué);2016年

4 陳鑫;考慮重力影響的撓性航天器建模及姿態(tài)控制研究[D];燕山大學(xué);2016年

5 李敏行;非線性控制理論在三軸轉(zhuǎn)臺姿態(tài)控制中的應(yīng)用[D];西北工業(yè)大學(xué);2001年

6 張弛;考慮姿態(tài)控制成本的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2006年

7 趙璇;空間軌道轉(zhuǎn)移飛行器姿態(tài)控制視景仿真技術(shù)研究[D];沈陽理工大學(xué);2012年

8 黃兵旺;撓性衛(wèi)星H_∞回路成形姿態(tài)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 劉曉偉;登月飛行器軟著陸末端姿態(tài)控制[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

10 劉冰;組合航天器控制分配方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

，

本文編號：1080269