發(fā)布時間：2019-05-31 16:19

【摘要】：隨著現(xiàn)代航天技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星承擔的科研任務越來越多樣化,對衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的性能要求越來越高。然而,衛(wèi)星在軌運行時受到高真空、強輻射的太空環(huán)境影響,致使衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的性能下降,因此發(fā)展具有抗干擾能力的衛(wèi)星姿態(tài)控制方法變得愈發(fā)重要。衛(wèi)星姿態(tài)控制的精度和穩(wěn)定度與執(zhí)行機構(gòu)、撓性附件和傳感器等器部件的性能有關(guān),也與設計的控制算法有關(guān)。衛(wèi)星本體結(jié)構(gòu)一旦確定,那么控制算法的優(yōu)劣就決定了衛(wèi)星的控制性能。因此需要設計一類抗干擾容錯控制方法保證衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)在多源干擾和執(zhí)行器正常甚至故障的情況下依然能夠保證姿態(tài)控制系統(tǒng)穩(wěn)定,完成既定的任務。本文的主要工作及創(chuàng)新點如下：針對微納衛(wèi)星在軌運行時存在的多源干擾和執(zhí)行器時變故障,結(jié)合干擾觀測器和自適應控制方法提出了一種復合容錯抗干擾控制方法。系統(tǒng)中的干擾分為可建模干擾和有界的等價干擾。通過設計干擾觀測器和故障診斷觀測器分別估計系統(tǒng)中的飛輪振動干擾和飛輪的時變故障,構(gòu)造基于干擾觀測器的復合控制方法抵消可建模干擾并容錯執(zhí)行器故障。進一步,使用自適應控制策略對有界等價干擾進行補償,且滿足相應的魯棒性能。與魯棒控制方法相比,自適應方法假設干擾小于已知函數(shù),而不是常數(shù),取消了對有界干擾上界已知的要求。針對執(zhí)行器輸入飽和以及多源干擾問題,提出一種基于干擾觀測器的抗飽和容錯控制方法。設計干擾觀測器和故障診斷觀測器實時觀測并補償執(zhí)行器振動干擾和加性故障。本文將執(zhí)行器的周期性干擾、故障、反饋輸入以及干擾觀測器的估計值都作為控制力矩的一部分,考慮整體的控制輸入飽和。運用多胞體方法對飽和部分進行描述,通過Lyapunov函數(shù)方法證明系統(tǒng)的穩(wěn)定性。與一般的基于干擾觀測器的飽和控制方法相比,本文將干擾觀測器和故障診斷觀測器的估計值也加入到控制器中,考慮了整體的控制輸入飽和。針對反作用飛輪部分失效故障和多源干擾問題,結(jié)合干擾觀測器和滑�？刂品椒�,提出了一種非奇異快速終端滑�？刂破�。執(zhí)行器部分失效故障的最小值不需要精確已知,利用自適應方法在線估計其最小值。該方法能夠處理故障值是常值和時變的執(zhí)行器部分失效故障。利用干擾觀測器方法來估計和抵消執(zhí)行器的可建模干擾,使得系統(tǒng)的控制精度得到提高。設計非奇異終端滑�？刂破�,保證姿態(tài)控制系統(tǒng)在能夠快速到達穩(wěn)定狀態(tài)。與一般的終端滑�？刂品椒ㄏ啾�,本文提出的方法具有非奇異性且控制精度較高。利用仿真對本文的姿態(tài)控制算法進行了驗證,從仿真結(jié)果可以得出,本文所提出的抗干擾姿態(tài)容錯控制方法在一定程度上提高了姿態(tài)控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定度,能夠?qū)?zhí)行器故障進行有效處理,具有一定的抗干擾能力和良好的魯棒性能,同時在工程應用中具有一定的使用價值。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：揚州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.22

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本文編號：2489842