現(xiàn)代大型航天器在其在軌運行過程中,由于撓性附件的振動、自身燃料的消耗以及受到外部環(huán)境的干擾等,在設(shè)計控制器時需要考慮存在撓性模態(tài)不可測量、中心剛體轉(zhuǎn)動慣量未知以及受到外部干擾的問題。本論文結(jié)合深圳市科技創(chuàng)新委員會基礎(chǔ)研究自由探索項目——撓性衛(wèi)星的高穩(wěn)定度姿態(tài)控制技術(shù)研究,以撓性航天器為研究對象,利用反步法設(shè)計了兩類基于模態(tài)觀測器的自適應(yīng)控制器。本論文針對撓性航天器在軌運行時的姿態(tài)控制問題主要做了以下幾個方面的研究:針對撓性附件模態(tài)不可測量的問題,設(shè)計了一類結(jié)構(gòu)簡單的模態(tài)觀測器。該模態(tài)觀測器在設(shè)計時將角速度視為虛擬控制輸入,從而簡化了反步法第一步Lyapunov候選函數(shù)的構(gòu)造。由模態(tài)觀測器得到的輸出信息結(jié)合可直接測量的角速度和修正型羅德里格參數(shù)共同作為控制器的輸入信號,設(shè)計基于模態(tài)觀測器的自適應(yīng)控制器。針對航天器姿態(tài)控制中存在模型參數(shù)未知的問題,使用反步自適應(yīng)律實時的估計未知參數(shù),有效的提高了控制器的精度。證明了在設(shè)計的基于模態(tài)觀測器的自適應(yīng)控制器作用下,航天器姿態(tài)控制閉環(huán)系統(tǒng)可以完成“靜止到靜止”的姿態(tài)機(jī)動,并且對未知模型參數(shù)有一定的魯棒性,實現(xiàn)了從干擾信號到輸出信號的L2增益在某一可... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題的來源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 撓性航天器研究現(xiàn)狀
        1.2.2 撓性航天器姿態(tài)控制方法
        1.2.3 撓性附件振動抑制方法
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 撓性航天器的數(shù)學(xué)模型
    2.1 引言
    2.2 常用參考坐標(biāo)系
    2.3 撓性航天器的姿態(tài)描述方法
        2.3.1 歐拉角姿態(tài)描述法
        2.3.2 歐拉軸/角姿態(tài)描述法
        2.3.3 修正型羅德里格參數(shù)姿態(tài)描述法
    2.4 撓性航天器姿態(tài)控制的數(shù)學(xué)模型
        2.4.1 不帶智能材料的姿態(tài)數(shù)學(xué)模型
        2.4.2 帶有智能材料的姿態(tài)數(shù)學(xué)模型
    2.5 非線性系統(tǒng)理論
        2.5.1 穩(wěn)定性理論
        2.5.2 L_2增益控制
    2.6 本章小結(jié)
第3章 撓性航天器自適應(yīng)姿態(tài)控制
    3.1 引言
    3.2 基于觀測器的自適應(yīng)姿態(tài)控制器設(shè)計
        3.2.1 問題的描述
        3.2.2 模態(tài)觀測器的設(shè)計
        3.2.3 自適應(yīng)控制器的設(shè)計
        3.2.4 仿真實例
    3.3 本章小結(jié)
第4章 撓性航天器自適應(yīng)姿態(tài)控制與主動振動控制
    4.1 引言
    4.2 基于觀測器的主動振動抑制自適應(yīng)控制器設(shè)計
        4.2.1 問題的描述
        4.2.2 模態(tài)觀測器的設(shè)計
        4.2.3 振動抑制器的設(shè)計
        4.2.4 自適應(yīng)控制器的設(shè)計
        4.2.5 仿真實例
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]“風(fēng)云”激蕩四十載——中國風(fēng)云系列氣象衛(wèi)星工程研制紀(jì)實[J]. 趙聰.  太空探索. 2018(01)
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[3]基于干擾觀測器的撓性衛(wèi)星姿態(tài)滑模變結(jié)構(gòu)控制[J]. 王雪冰,吳忠.  空間控制技術(shù)與應(yīng)用. 2017(02)
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[6]小型四旋翼飛行器新型非線性PID姿態(tài)控制器設(shè)計[J]. 李杰,齊曉慧,韓帥濤.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2013(08)
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[10]修正型羅德里格參數(shù)姿態(tài)算法研究[J]. 趙長山,秦永元,賈繼超,郭林峰.  測控技術(shù). 2009(09)

博士論文
[1]撓性航天器姿態(tài)機(jī)動的主動振動控制[D]. 胡慶雷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006

碩士論文
[1]局部慣量未知的航天器組合體姿態(tài)控制[D]. 秦琰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]撓性衛(wèi)星高穩(wěn)定度姿態(tài)控制方法研究[D]. 張超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]基于壓電元件的帆板振動抑制控制系統(tǒng)設(shè)計與實驗分析[D]. 袁秋帆.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動非線性建模與分力合成振動抑制[D]. 劉延杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[5]撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動及穩(wěn)定控制算法研究[D]. 賴愛芳.南京理工大學(xué) 2012
[6]帶有輸入飽和的撓性航天器姿態(tài)跟蹤魯棒控制研究[D]. 肖冰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3178258