撓性衛(wèi)星在軌運行期間,由于受撓性附件振動以及空間環(huán)境存在的干擾力矩的影響,在進行姿態(tài)控制器設計時需要考慮撓性模態(tài)信息不可測量和外界干擾作用時的問題。如果沒有采取有效的控制策略對衛(wèi)星進行姿態(tài)控制,那么在空間任務中,衛(wèi)星姿態(tài)控制將很難達到所需要的精度指標。本學位論文在基于四元數(shù)的撓性衛(wèi)星數(shù)學模型的基礎上,針對撓性衛(wèi)星在受到外部干擾的情況下進行姿態(tài)機動控制器設計。本文主要研究內容包括以下幾個方面:針對撓性衛(wèi)星系統(tǒng)存在外部干擾的“rest-to-rest”姿態(tài)機動問題,考慮外部干擾力矩上界已知的情況。在撓性模態(tài)完全可測的情況下,利用滑�？刂破髟O計原理選取了合理的滑模面,并給出全狀態(tài)反饋滑模姿態(tài)控制器。另外,針對在實際應用中撓性模態(tài)信息難以獲得的情況,構造了撓性模態(tài)觀測器。利用觀測器得到的模態(tài)值、測量得到的角速度和四元數(shù)姿態(tài)作為控制器的輸入信號,設計基于模態(tài)觀測器的姿態(tài)滑模控制器。通過對比撓性衛(wèi)星系統(tǒng)的模態(tài)信息和觀測值響應曲線,驗證了所設計的模態(tài)觀測器能夠很好的估計撓性模態(tài)信息。為了調節(jié)撓性衛(wèi)星系統(tǒng)狀態(tài)在趨近于滑模面時的速度,減少傳統(tǒng)滑�？刂浦锌刂屏康母哳l抖動,引入了帶自校正參數(shù)的切換控制項。在... 

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來源及研究目的和意義
    1.2 研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制
        1.2.2 滑模控制算法
    1.3 主要研究內容
第2章 撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)模型
    2.1 基本坐標系定義
    2.2 撓性衛(wèi)星姿態(tài)運動學
        2.2.1 姿態(tài)四元數(shù)表示
        2.2.2 撓性衛(wèi)星姿態(tài)運動學方程
    2.3 撓性衛(wèi)星姿態(tài)動力學
    2.4 本章小結
第3章 撓性衛(wèi)星姿態(tài)系統(tǒng)滑�？刂破�
    3.1 全狀態(tài)反饋撓性衛(wèi)星姿態(tài)滑�？刂破髟O計
        3.1.1 滑模面設計
        3.1.2 全狀態(tài)反饋控制器設計
    3.2 基于觀測器的撓性衛(wèi)星姿態(tài)滑�？刂破髟O計
        3.2.1 撓性模態(tài)觀測器設計
        3.2.2 基于撓性模態(tài)觀測器的滑模姿態(tài)控制器設計
    3.3 仿真分析
        3.3.1 全狀態(tài)反饋控制器仿真驗證
        3.3.2 基于觀測器的滑模姿態(tài)控制器仿真驗證
    3.4 本章小結
第4章 撓性衛(wèi)星姿態(tài)系統(tǒng)自適應滑模控制器
    4.1 全狀態(tài)反饋自適應滑�？刂破髟O計
        4.1.1 帶有自校正參數(shù)的自適應切換控制項設計
        4.1.2 基于全狀態(tài)反饋的自適應撓性衛(wèi)星姿態(tài)滑模控制器設計
    4.2 基于觀測器的自適應撓性衛(wèi)星姿態(tài)滑�？刂破髟O計
        4.2.1 撓性模態(tài)觀測器設計
        4.2.2 基于觀測器的自適應滑模控制器設計
    4.3 仿真驗證
        4.3.1 全狀態(tài)反饋自適應滑模姿態(tài)控制器仿真驗證
        4.3.2 基于觀測器的自適應撓性衛(wèi)星姿態(tài)滑�？刂破鞣抡骝炞C
    4.4 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]微納衛(wèi)星姿態(tài)機動的變論域模糊PID控制[J]. 張悅,林都,鮮浩,林云海.  自動化儀表. 2017(03)
[2]應用旋轉矩陣的衛(wèi)星姿態(tài)輸出反饋機動控制[J]. 黃靜,劉剛,劉付成,李傳江.  航空學報. 2016(12)
[3]航天器姿態(tài)機動的滑模變結構控制與仿真[J]. 牛亞峰,黨常平,楊成偉.  科學技術與工程. 2014(13)
[4]基于歐拉角觀測模型的航天器姿態(tài)確定方法[J]. 張力軍,張士峰,楊華波,錢山.  國防科技大學學報. 2012(06)
[5]一種改進的自適應滑�？刂萍捌湓诤教炱髯藨B(tài)控制中的應用[J]. 叢炳龍,劉向東,陳振.  控制與決策. 2012(10)
[6]撓性衛(wèi)星的變結構姿態(tài)控制[J]. 管萍,劉小河,劉向杰.  控制理論與應用. 2007(03)
[7]用于衛(wèi)星姿態(tài)機動控制的一種自適應模糊控制器[J]. 王蜀泉,尹遜和,趙光恒.  空間科學學報. 2006(01)



本文編號：3648271