本文關(guān)鍵詞：基于對偶四元數(shù)的航天器相對位姿耦合自適應(yīng)控制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展,航天器在軌服務(wù)技術(shù)逐漸向無人自主在軌服務(wù)這一方向發(fā)展,而航天器相對位置和姿態(tài)的耦合控制是實現(xiàn)在軌服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)。本文針對服務(wù)航天器對目標(biāo)航天器進行近距離操作時的相對位姿耦合控制問題,研究了一體化的動力學(xué)建模方法以及相應(yīng)的相對位置和姿態(tài)的耦合控制算法。論文的主要內(nèi)容如下:研究了基于對偶四元數(shù)描述航天器運動的方法,說明了該描述方法對應(yīng)的物理意義�；趯ε妓脑獢�(shù)這一數(shù)學(xué)理論工具,建立了基于對偶四元數(shù)的航天器相對位姿耦合動力學(xué)模型。針對一些控制理論在推導(dǎo)時普遍采用矩陣運算形式的情況,通過取對偶四元數(shù)矢量部分為系統(tǒng)狀態(tài),建立了矩陣乘法表示的系統(tǒng)方程。采用此系統(tǒng)方程,基于非線性系統(tǒng)理論中的反步設(shè)計法和模型參考自適應(yīng)控制理論設(shè)計了自適應(yīng)Backstepping控制器。為了與其進行對比,采用基于對偶四元數(shù)建模所得到的系統(tǒng)方程設(shè)計了包含可建模攝動力、干擾力矩和非線性耦合項前饋的位姿一體化PD控制器。通過理論分析說明了自適應(yīng)Backstepping控制器對質(zhì)量特性偏差具有較強魯棒性,并通過仿真進行了驗證。采用變結(jié)構(gòu)控制的思想,設(shè)計了基于對偶四元數(shù)的滑模變結(jié)構(gòu)控制器,并將其與模型參考自適應(yīng)控制相結(jié)合設(shè)計了自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器。分析了以上兩種控制器的穩(wěn)定性。并在理論上說明了自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器能更好地補償干擾項,從而對轉(zhuǎn)動慣量不確定性較大的情況具有更強的魯棒性。通過數(shù)學(xué)仿真,驗證了兩種控制器的有效性,并說明了自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器魯棒性更強。
【關(guān)鍵詞】：對偶四元數(shù) 位姿耦合控制 自適應(yīng)控制 反步設(shè)計法 滑模變結(jié)構(gòu)控制
【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】：V448.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-17
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 在軌服務(wù)技術(shù)的發(fā)展概況9-12
• 1.2.2 對偶四元數(shù)的發(fā)展和應(yīng)用12
• 1.2.3 位姿耦合動力學(xué)建模研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.4 航天器姿軌耦合控制研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 基于對偶四元數(shù)的姿軌一體動力學(xué)建模17-32
• 2.1 引言17
• 2.2 坐標(biāo)系定義17-18
• 2.3 四元數(shù)18-22
• 2.3.1 四元數(shù)的定義和基本運算18-19
• 2.3.2 基于單位四元數(shù)的航天器相對姿態(tài)動力學(xué)建模19-22
• 2.4 對偶數(shù)22-24
• 2.5 對偶四元數(shù)24-31
• 2.5.1 對偶四元數(shù)的定義和基本運算24-25
• 2.5.2 基于對偶四元數(shù)的航天器相對動力學(xué)建模25-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 自適應(yīng)Backstepping控制32-49
• 3.1 引言32
• 3.2 基于對偶四元數(shù)的自適應(yīng)Backstepping控制32-39
• 3.3 基于對偶四元數(shù)的PD控制39-41
• 3.4 仿真驗證41-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制49-63
• 4.1 引言49
• 4.2 基于對偶四元數(shù)的滑模變結(jié)構(gòu)控制49-52
• 4.3 基于對偶四元數(shù)的自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制52-56
• 4.4 仿真驗證56-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻64-67
• 攻碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果67-69
• 致謝69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 崔乃剛;王平;郭繼峰;程興;;空間在軌服務(wù)技術(shù)發(fā)展綜述[J];宇航學(xué)報;2007年04期

  本文關(guān)鍵詞：基于對偶四元數(shù)的航天器相對位姿耦合自適應(yīng)控制，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：495161