本文關(guān)鍵詞：空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的動力學(xué)與張力控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)近年來在地球及空間科學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛重視,在地球軌道轉(zhuǎn)換、人造重力、近地觀測及太空探索領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。繩系的釋放與回收控制作為繩系衛(wèi)星系統(tǒng)控制的難點問題,研究其動力學(xué)及張力控制具有重要意義�？臻g繩系衛(wèi)星系統(tǒng)動力學(xué)具有強非線性、弱耦合和欠輸入驅(qū)動的特點,加之可獲得的反饋信息有限,環(huán)境因素不確定及控制可靠性高的控制要求,研究其動力學(xué)及張力控制具有重要的理論意義和工程應(yīng)用前景。本文將針對繩系衛(wèi)星的動力學(xué)及張力控制進行研究,分別以“啞鈴”模型和“鏈珠”模型研究非線性退步控制及分?jǐn)?shù)階控制方法,具體研究工作可以概括如下:首先,基于第二類拉格朗日方程建立起“啞鈴”模型繩系衛(wèi)星動力學(xué)方程,給出了無量綱形式的三維動力學(xué)模型,并基于平衡點附近的線性化方程回顧了經(jīng)典線性狀態(tài)反饋張力控制的控制特性,即通過引入繩長及其導(dǎo)數(shù)的線性狀態(tài)反饋實現(xiàn)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的穩(wěn)定釋放和回收。其次,通過對“啞鈴”模型繩系衛(wèi)星動力學(xué)的分析,將其轉(zhuǎn)換為帶有對稱性的欠驅(qū)動拉格朗日系統(tǒng),通過采用合適的微分同胚變換將其轉(zhuǎn)化為嚴(yán)格反饋形式,從而通過backstepping控制器設(shè)計系統(tǒng)的張力控制,并考慮到實際工程的可實現(xiàn)性,計算出了控制反饋方程,并且通過數(shù)值仿真觀察了效果。然后,充分利用分?jǐn)?shù)階微積分的歷史記憶效果,同時考慮到經(jīng)典張力控制無法同時兼顧快速性和無超調(diào)性的缺點,文中研究了分?jǐn)?shù)階張力控制,并給出了適用于工程實際的離散化控制器形式,仿真結(jié)果表明分?jǐn)?shù)階張力控制能夠獲得比整數(shù)階更加快的釋放時間同時保持無超調(diào)特性。最后,為了更加真實反映繩系衛(wèi)星系統(tǒng)在張力控制下的控制效果,采用“鏈珠”模型對繩系系統(tǒng)進行了離散化。并對比研究了經(jīng)典張力控制、backstepping控制、分?jǐn)?shù)階張力控制器作用下的繩系釋放和回收的動力學(xué)響應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：繩系衛(wèi)星 backstepping 分?jǐn)?shù)階 欠驅(qū)動系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究意義9-11
• 1.1.1 課題背景9-10
• 1.1.2 空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)研究意義10-11
• 1.2 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)理論研究進程與現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的在軌實驗13-14
• 1.2.3 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)張力控制研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 BACKSTEPPING控制方法研究現(xiàn)狀15
• 1.4 分?jǐn)?shù)階控制方法研究現(xiàn)狀15-16
• 1.5 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排16-18
• 第2章 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)剛性模型的整數(shù)階張力控制18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)模型建立18-24
• 2.2.1 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)連續(xù)模型介紹18-20
• 2.2.2 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)坐標(biāo)系的確定20-21
• 2.2.3 系統(tǒng)的動能與勢能21-22
• 2.2.4 系統(tǒng)動力學(xué)方程22-24
• 2.3 基于剛性模型的整數(shù)階張力控制24-29
• 2.3.1 剛性模型平衡點附近的近似線性化25-27
• 2.3.2 基于系統(tǒng)繩長及其導(dǎo)數(shù)的整數(shù)階張力反饋設(shè)計27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第3章 基于BACKSTEPPING的繩系衛(wèi)星系統(tǒng)張力控制31-45
• 3.1 引言31
• 3.2 欠驅(qū)動繩系衛(wèi)星控制系統(tǒng)的一般形式轉(zhuǎn)換31-34
• 3.3 基于BACKSTEPPING的狀態(tài)反饋控制設(shè)計34-36
• 3.4 BACKSTEPPING控制結(jié)果仿真與分析36-40
• 3.5 Backstepping 控制結(jié)果仿真與分析40-44
• 3.5.1 Backstepping 控制下的系統(tǒng)釋放模型仿真40-42
• 3.5.2 Backstepping 控制下的系統(tǒng)回收模型仿真42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)張力分?jǐn)?shù)階控制設(shè)計45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)分?jǐn)?shù)階控制器設(shè)計45-50
• 4.2.1 分?jǐn)?shù)階基本引理介紹45-47
• 4.2.2 分?jǐn)?shù)階控制器的穩(wěn)定性分析47-49
• 4.2.3 分?jǐn)?shù)階張力控制器設(shè)計49-50
• 4.3 分?jǐn)?shù)階控制系統(tǒng)仿真50-53
• 4.3.1 分?jǐn)?shù)階張力控制下的系統(tǒng)釋放模型仿真50-51
• 4.3.2 分?jǐn)?shù)階張力控制下的系統(tǒng)回收模型仿真51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第5章 基于繩系衛(wèi)星系統(tǒng)鏈珠模型的控制仿真54-65
• 5.1 引言54
• 5.2 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)離散鏈珠模型設(shè)計54-58
• 5.3 鏈珠增減情況分析58-60
• 5.4 繩系衛(wèi)星離散鏈珠系統(tǒng)仿真60-64
• 5.4.1 整數(shù)階張力控制仿真60-61
• 5.4.2 Backstepping張力控制仿真61-62
• 5.4.3 分?jǐn)?shù)階張力控制仿真62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻67-73
• 致謝73-74

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 崔乃剛，，劉暾，林曉輝，趙辰洙;基于橢圓軌道的繩系衛(wèi)星伸展及釋放過程仿真研究[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;1996年04期

  本文關(guān)鍵詞：空間繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的動力學(xué)與張力控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：337932