本文關鍵詞：航天器近距離交會的容錯控制研究

  更多相關文章： 近距離交會 容錯控制 強跟蹤濾波器 旋轉(zhuǎn)矩陣

【摘要】：空間任務多樣化的發(fā)展趨勢使得航天器交會對接任務日益頻繁,交會對接技術的重要地位也隨之凸顯。由于運行的空間環(huán)境惡劣,航天器易受干擾影響而發(fā)生故障,系統(tǒng)安全性和可靠性是交會對接技術新的課題。本文考慮航天器在近距離交會過程出現(xiàn)執(zhí)行器故障,進行容錯控制研究,保證交會任務的順利完成。本文考慮執(zhí)行器故障,研究了航天器交會的姿態(tài)和軌道容錯控制,主要工作包括:首先給出考慮執(zhí)行器加性故障的近距離交會相對姿態(tài)動力學模型,采用歐拉角和旋轉(zhuǎn)矩陣參數(shù)對交會相對姿態(tài)進行描述;基于Cloheesy-Wilshire方程并考慮執(zhí)行器故障建立相對軌道模型�；谡恍栽�,通過引入次優(yōu)漸消因子對無跡卡爾曼濾波算法進行改進,改進后的濾波算法具有強跟蹤特性。通過狀態(tài)增廣的方式構(gòu)造增廣系統(tǒng),并利用帶次優(yōu)漸消因子的強跟蹤無跡卡爾曼濾波實現(xiàn)對故障和狀態(tài)的同時估計。仿真表明該方法能夠快速準確地得到故障估計結(jié)果。對交會軌道跟蹤過程中的執(zhí)行器故障,首先采用考慮執(zhí)行器飽和的滑模控制律進行軌道交會;再采用附加故障估計補償項的滑模主動容錯控制進行軌道交會。通過橫向比較得出主動容錯控制具有控制精度高,容錯能力強的優(yōu)點。為了避免姿態(tài)展開和非連續(xù)飛輪輸出,基于旋轉(zhuǎn)矩陣定義新的姿態(tài)偏差函數(shù),能夠更準確地描述相對姿態(tài)。在此基礎上,設計了基于姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣的控制器,并結(jié)合故障估計結(jié)果給出了容錯控制方法,對執(zhí)行器故障進行主動容錯。仿真結(jié)果表明基于姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣的主動容錯控制能夠得到連續(xù)的執(zhí)行器輸出,并具有較好的控制精度和容錯效果。
【關鍵詞】：近距離交會 容錯控制 強跟蹤濾波器 旋轉(zhuǎn)矩陣
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景與意義8-10
• 1.2 故障診斷與容錯控制技術研究10-13
• 1.2.1 故障診斷綜述10-12
• 1.2.2 容錯控制綜述12-13
• 1.3 航天器交會姿軌控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 航天器交會軌道控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 航天器交會姿態(tài)控制國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文章節(jié)安排15-16
• 第2章 航天器近距離交會過程的數(shù)學模型16-25
• 2.1 坐標系定義16-17
• 2.2 航天器近距離交會相對姿態(tài)建模17-21
• 2.2.1 旋轉(zhuǎn)矩陣描述的相對姿態(tài)模型18-19
• 2.2.2 歐拉角描述的相對姿態(tài)模型19-21
• 2.3 航天器近距離交會相對軌道模型21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 帶次優(yōu)漸消因子的UKF執(zhí)行器故障估計25-42
• 3.1 UKF濾波原理25-29
• 3.1.1 濾波問題提出26-27
• 3.1.2 UKF濾波算法27-29
• 3.2 帶次優(yōu)漸消因子的UKF算法29-34
• 3.3 基于強跟蹤UKF的執(zhí)行器故障估計34-41
• 3.3.1 近距離交會相對軌道故障估計34-37
• 3.3.2 近距離交會相對姿態(tài)故障估計37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 近距離交會相對軌道容錯控制42-53
• 4.1 滑�？刂�42-45
• 4.2 基于滑模的相對軌道被動容錯控制45-49
• 4.3 基于滑模的相對軌道主動容錯控制49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的相對姿態(tài)主動容錯控制53-64
• 5.1 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的姿態(tài)跟蹤系統(tǒng)描述53-57
• 5.2 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的姿態(tài)跟蹤控制律設計57-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張君昌,侯義斌,李言俊;基于知識熵漲落的系統(tǒng)智能容錯控制法[J];彈箭與制導學報;2000年02期

2 黃孝彬,牛玉廣,孫萬云;容錯控制及其在火電廠中的應用[J];電力情報;2000年04期

3 王峰;汪t，

本文編號：569678