在科學(xué)技術(shù)力量的推動(dòng)下,航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的控制技術(shù)得到長(zhǎng)足的發(fā)展,同時(shí)針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)的最優(yōu)控制研究也取得了相當(dāng)多的科研成果,本文將采用Chebyshev-Gauss（CG）偽譜法展開(kāi)對(duì)全驅(qū)動(dòng)航天器和欠驅(qū)動(dòng)航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的最優(yōu)控制研究。具體內(nèi)容如下:首先,采用歐拉姿態(tài)角和四元參數(shù)建立航天器系統(tǒng)的兩種姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;推導(dǎo)出航天器主體、動(dòng)量輪及單框架控制力矩陀螺的角動(dòng)量表達(dá)式,根據(jù)動(dòng)量矩定理推導(dǎo)出包含推進(jìn)器、動(dòng)量輪以及單框架控制力矩陀螺在內(nèi)的航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程的一般形式,并將其分別轉(zhuǎn)變?yōu)閮H在一種驅(qū)動(dòng)裝置作用下的動(dòng)力學(xué)方程,以及對(duì)應(yīng)的欠驅(qū)動(dòng)形式。然后,給出最優(yōu)控制問(wèn)題的Bolza表示形式;介紹了最優(yōu)控制問(wèn)題的求解方法;考慮到實(shí)際問(wèn)題中對(duì)能耗的限制以及對(duì)機(jī)動(dòng)時(shí)間的要求,在時(shí)間最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)和能量最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了時(shí)間-能量最優(yōu)指標(biāo)函數(shù);分別介紹了Gauss偽譜法以及CG偽譜法的相關(guān)理論及求解步驟。最后,對(duì)帶三個(gè)動(dòng)量輪的航天器,根據(jù)能量最優(yōu)原理進(jìn)行了姿態(tài)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的研究,并用時(shí)間最優(yōu)指標(biāo)函數(shù)驗(yàn)證求解結(jié)果的正確性;對(duì)動(dòng)量輪作用的欠驅(qū)動(dòng)航天器以及推進(jìn)器作用的欠驅(qū)動(dòng)航天器分別作了CG偽... 

【文章頁(yè)數(shù)】：59 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源
    1.2 背景及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 全驅(qū)動(dòng)航天器及欠驅(qū)動(dòng)航天器姿態(tài)控制
        1.2.2 偽譜法及最優(yōu)控制
    1.3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
第2章 航天器系統(tǒng)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)方程
    2.1 航天器驅(qū)動(dòng)類型
        2.1.1 推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)
        2.1.2 動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)
        2.1.3 控制力矩陀螺驅(qū)動(dòng)
    2.2 航天器系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
    2.3 航天器系統(tǒng)的角動(dòng)量
        2.3.1 航天器主體的角動(dòng)量
        2.3.2 動(dòng)量輪的角動(dòng)量
        2.3.3 控制力矩陀螺的角動(dòng)量
        2.3.4 系統(tǒng)總角動(dòng)量
    2.4 全驅(qū)動(dòng)航天器系統(tǒng)的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程
        2.4.1 推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)
        2.4.2 動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)
        2.4.3 控制力矩陀螺驅(qū)動(dòng)
    2.5 欠驅(qū)動(dòng)航天器系統(tǒng)的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型
        2.5.1 推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)
        2.5.2 動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)
        2.5.3 控制力矩陀螺驅(qū)動(dòng)
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于CG偽譜法的最優(yōu)控制問(wèn)題
    3.1 最優(yōu)控制問(wèn)題
        3.1.1 問(wèn)題的描述
        3.1.2 時(shí)間最優(yōu)控制、能量最優(yōu)控制與時(shí)間-能量最優(yōu)控制
    3.2 Gauss偽譜法
    3.3 CG偽譜法
        3.3.1 CG偽譜法的原理
        3.3.2 優(yōu)化策略
    3.4 本章小結(jié)
第4章 航天器系統(tǒng)的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
    4.1 全驅(qū)動(dòng)航天器系統(tǒng)
        4.1.1 三動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)的航天器
        4.1.2 三推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)的航天器
        4.1.3 四個(gè)控制力矩陀螺驅(qū)動(dòng)的航天器
    4.2 欠驅(qū)動(dòng)航天器系統(tǒng)
        4.2.1 由兩推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)航天器
        4.2.2 動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)航天器能量最優(yōu)控制
        4.2.3 動(dòng)量輪驅(qū)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)航天器時(shí)間-能量最優(yōu)控制
        4.2.4 控制力矩陀螺驅(qū)動(dòng)的欠驅(qū)動(dòng)航天器
    4.3 本章小結(jié)
第5章 結(jié)束語(yǔ)
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3667188