本文關(guān)鍵詞：基于自抗擾的空間交會(huì)對(duì)接軌道控制研究

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【摘要】：隨著人類(lèi)對(duì)太空探索需求的不斷增大,空間交會(huì)對(duì)接技術(shù)越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家的重視。對(duì)于空間交會(huì)對(duì)接而言,如何以精度高、魯棒性好、燃料消耗少的方式完成空間交會(huì)對(duì)接任務(wù)一直是這個(gè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),為此,本文從空間交會(huì)對(duì)接軌道控制研究現(xiàn)狀中存在的不足與缺陷入手,對(duì)交會(huì)對(duì)接的動(dòng)力學(xué)模型以及控制方法等問(wèn)題進(jìn)行研究,本文的主要工作內(nèi)容可歸納為： (1)建立交會(huì)對(duì)接的圓軌道動(dòng)力學(xué)模型以及橢圓軌道動(dòng)力學(xué)模型,分別解出模型的解析解,接著對(duì)模型的特性進(jìn)行分析,并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其特性,進(jìn)而指出了在對(duì)圓軌道和橢圓軌道的交會(huì)對(duì)接進(jìn)行控制時(shí)所存在的問(wèn)題以及難點(diǎn)。 (2)在軌道控制中,系統(tǒng)需要進(jìn)行平滑無(wú)超調(diào)、魯棒性好、節(jié)約燃料的控制,因此,常規(guī)的控制器很難滿(mǎn)足平穩(wěn)精確的控制要求。為此,在軌道控制中引入設(shè)定值規(guī)劃,在系統(tǒng)的初始坐標(biāo)和目標(biāo)坐標(biāo)之間,將最終目標(biāo)細(xì)化分級(jí)為逐步到達(dá)的平滑的S型曲線形式來(lái)建立設(shè)定值規(guī)劃,所設(shè)計(jì)的S型曲線形式的設(shè)定值規(guī)劃具有加速段、勻速段和減速段三個(gè)典型運(yùn)動(dòng)過(guò)程,從而更有利于實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的軌道控制。 (3)將設(shè)定值規(guī)劃與特征建模相結(jié)合,設(shè)計(jì)了基于設(shè)定值規(guī)劃的黃金分割控制器和非線性黃金分割控制器。為了驗(yàn)證設(shè)定值規(guī)劃所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì),又設(shè)計(jì)了基于設(shè)定值規(guī)劃的跟蹤微分器控制以及PD控制。在圓軌道空間交會(huì)�？课恢每刂葡到y(tǒng)中進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的優(yōu)越性。 (4)對(duì)于缺少橢圓軌道信息條件下的空間自主交會(huì)而言,其控制難度非常大,為此,本文提出了一種基于自抗擾控制器的控制方法。該算法在橢圓軌道動(dòng)力學(xué)模型基礎(chǔ)上通過(guò)在目標(biāo)值與初始值之間加入設(shè)定值規(guī)劃,以此來(lái)解決系統(tǒng)超調(diào)與快速性之間的矛盾。通過(guò)擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)動(dòng)力學(xué)模型中無(wú)法實(shí)時(shí)獲取的時(shí)變參數(shù)和外界干擾進(jìn)行在線估計(jì),從而將得到的估計(jì)值通過(guò)非線性反饋控制律進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,以此達(dá)到控制的目的。在無(wú)外界干擾和有外界干擾的情況下分別對(duì)橢圓軌道控制進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制器的可行性以及優(yōu)勢(shì)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V526;V448.2

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本文編號(hào)：1301046