本文關(guān)鍵詞：有限推力下衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：航天器的軌道機(jī)動(dòng)在航天器入軌和軌道保持等領(lǐng)域作為一種成熟的理論被廣泛應(yīng)用。針對(duì)軌道機(jī)動(dòng)的理論研究，早期主要集中于脈沖推力控制，但考慮到實(shí)際變軌過程中，推力器輸出幅值有限且無法瞬間產(chǎn)生，因此研究有限推力下的軌道機(jī)動(dòng)十分必要。針對(duì)航天器任務(wù)多樣性的要求，目前軌道機(jī)動(dòng)的快速性備受關(guān)注。本文以衛(wèi)星為研究對(duì)象，針對(duì)有限推力下軌道的快速機(jī)動(dòng)展開研究。同時(shí)，在衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)過程中，要求衛(wèi)星保持對(duì)地定向，以便與地面監(jiān)測站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，因此需要系統(tǒng)對(duì)軌道機(jī)動(dòng)過程中的外界干擾具有很好的魯棒性，此外，系統(tǒng)參數(shù)的不確定性以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的飽和非線性也是實(shí)際工程中不可避免的問題，本文針對(duì)上述問題，設(shè)計(jì)了有效的控制器并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 首先，建立了衛(wèi)星軌道運(yùn)動(dòng)的二體模型，并分析了對(duì)衛(wèi)星影響最大的J2攝動(dòng)力。并且，建立了衛(wèi)星的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型。為后續(xù)章節(jié)的研究奠定了基礎(chǔ)。 然后，在對(duì)軌道機(jī)動(dòng)的快速性問題研究上，本文將其轉(zhuǎn)化為一類時(shí)間最優(yōu)問題，對(duì)于大于1km的軌道機(jī)動(dòng)，在地心慣性系下建立了考慮J2攝動(dòng)的軌道機(jī)動(dòng)模型，針對(duì)共面軌道機(jī)動(dòng)和異面軌道機(jī)動(dòng)兩種情況做出了仿真圖。小于1km的小范圍軌道機(jī)動(dòng)，通過引入虛擬衛(wèi)星，建立了衛(wèi)星相對(duì)運(yùn)動(dòng)方程，針對(duì)可以提供任意方向的推力和由于某種原因?qū)е聝H能提供單軸推力兩種情況做出了相應(yīng)的仿真結(jié)果。 最后，考慮衛(wèi)星軌道轉(zhuǎn)移過程中的姿態(tài)控制問題，，分析了軌道推力偏心和質(zhì)心漂移對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)的影響。并針對(duì)系統(tǒng)中存在推力偏心和質(zhì)心漂移,參數(shù)不確定性以及輸入飽和非線性特性，本文設(shè)計(jì)了兩種控制器，其一為基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)滑�？刂破�，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)逼近的特性設(shè)計(jì)了飽和補(bǔ)償器以克服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的飽和特性，并設(shè)計(jì)了在線自適應(yīng)律實(shí)時(shí)估計(jì)不確定參數(shù)以及干擾的上界以解決參數(shù)上界較難確定的情況。其二為基于雙曲正切函數(shù)的有界性設(shè)計(jì)抗飽和控制器，并利用L2增益設(shè)計(jì)來抑制干擾對(duì)姿態(tài)控制的影響。仿真結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的兩種控制器均能夠保證衛(wèi)星從一個(gè)軌道轉(zhuǎn)移到另一個(gè)軌道的同時(shí)，保持姿態(tài)對(duì)地定向。
【關(guān)鍵詞】：有限推力 軌道控制 時(shí)間最優(yōu) 高斯偽譜法 自適應(yīng)控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【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】：2012
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題來源及研究的目的和意義9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 課題研究的目的與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 在軌道機(jī)動(dòng)方面的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 軌道快速機(jī)動(dòng)分析11-14
• 1.2.3 軌道轉(zhuǎn)移過程中的姿態(tài)控制方法14-18
• 1.3 論文主要研究的內(nèi)容18-19
• 第2章 航天器動(dòng)力學(xué)建模19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 常用坐標(biāo)系的定義19-20
• 2.3 航天器軌道動(dòng)力學(xué)模型20-22
• 2.3.1 二體問題20-21
• 2.3.2 軌道根數(shù)21-22
• 2.3.3 地球非球形攝動(dòng)22
• 2.4 航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型22-27
• 2.4.1 姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程23-24
• 2.4.2 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程24-26
• 2.4.3 航天器姿態(tài)誤差運(yùn)動(dòng)學(xué)方程26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 衛(wèi)星軌道的快速機(jī)動(dòng)控制方法研究28-49
• 3.1 引言28-29
• 3.2 高斯偽譜法簡介29-30
• 3.2.1 最優(yōu)控制問題描述29
• 3.2.2 高斯偽譜法離散化最優(yōu)問題29-30
• 3.3 大范圍軌道的快速機(jī)動(dòng)30-38
• 3.3.1 軌道機(jī)動(dòng)模型31
• 3.3.2 軌道機(jī)動(dòng)時(shí)間最優(yōu)問題的求解31-35
• 3.3.3 仿真分析35-38
• 3.4 小范圍軌道快速機(jī)動(dòng)38-48
• 3.4.1 軌道機(jī)動(dòng)模型38-40
• 3.4.2 能夠提供任意方向推力的小范圍軌道機(jī)動(dòng)40-42
• 3.4.3 僅能提供單一方向推力的小范圍軌道機(jī)動(dòng)42-46
• 3.4.4 仿真分析46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 軌道轉(zhuǎn)移過程中的姿態(tài)控制49-74
• 4.1 引言49-50
• 4.2 分析衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)對(duì)姿態(tài)的影響50-55
• 4.2.1 衛(wèi)星發(fā)動(dòng)機(jī)安裝50-52
• 4.2.2 仿真分析52-55
• 4.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)滑�？刂破�55-65
• 4.3.1 六自由度動(dòng)力學(xué)方程55-56
• 4.3.2 不含輸入飽和的自適應(yīng)滑�？刂破�56-58
• 4.3.3 考慮輸入飽和的自適應(yīng)滑模控制器58-60
• 4.3.4 仿真結(jié)果及分析60-65
• 4.4 輸入飽和下的L2 增益干擾抑制控制器設(shè)計(jì)65-73
• 4.4.1 模型的簡化65-66
• 4.4.2 控制器的設(shè)計(jì)66-69
• 4.4.3 仿真分析69-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 結(jié)論74-75
• 參考文獻(xiàn)75-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果82-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：有限推力下衛(wèi)星軌道機(jī)動(dòng)控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：275101