本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)的軌跡實(shí)時(shí)規(guī)劃與跟蹤控制方法

  更多相關(guān)文章： 敏捷衛(wèi)星 遞階飽和滑�？刂破� 控制時(shí)間切換法 非奇異快速終端滑模 切比雪夫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

【摘要】：隨著航天科技的不斷發(fā)展,具有高觀測(cè)精度和高機(jī)動(dòng)性的敏捷衛(wèi)星成為了研究的熱門部分,本文針對(duì)敏捷衛(wèi)星面對(duì)突發(fā)狀況或接受突發(fā)任務(wù)時(shí)需要進(jìn)行快速的姿態(tài)機(jī)動(dòng)以及后續(xù)穩(wěn)定跟蹤的需要,對(duì)敏捷衛(wèi)星實(shí)時(shí)快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)問題以及實(shí)現(xiàn)姿態(tài)跟蹤控制問題進(jìn)行了研究,主要包括:首先通過對(duì)比傳統(tǒng)滑�？刂破骱瓦f階飽和PID控制器的優(yōu)缺點(diǎn),綜合兩者的優(yōu)勢(shì)設(shè)計(jì)了遞階飽和滑模控制器,該方法可以獲得繞歐拉軸快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)的軌跡,該控制器具有良好的收斂效果和魯棒性,并對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的拉偏具有一定的適應(yīng)能力。該方法控制力矩并未處于完全飽和狀態(tài),說明獲得的機(jī)動(dòng)軌跡并不是時(shí)間最優(yōu)的結(jié)果。針對(duì)控制力矩發(fā)揮不完全,機(jī)動(dòng)軌跡不是時(shí)間最優(yōu)的問題,通過采用應(yīng)用于兩連桿機(jī)械臂系統(tǒng)的控制時(shí)間切換法求解基于時(shí)間最優(yōu)情況下的姿態(tài)機(jī)動(dòng)軌跡。該方法假定控制力矩一直處于飽和狀態(tài),通過求解最佳的控制力矩切換時(shí)間進(jìn)而獲得最優(yōu)的機(jī)動(dòng)軌跡,由于該方法對(duì)初值選取要求較高,所以對(duì)前一部分的擬最優(yōu)結(jié)果進(jìn)行處理后作為初值,通過仿真驗(yàn)證該方法可以快速獲得時(shí)間最優(yōu)條件下的姿態(tài)機(jī)動(dòng)軌跡,可以滿足在軌衛(wèi)星面對(duì)突發(fā)狀況,實(shí)時(shí)獲得最優(yōu)姿態(tài)機(jī)動(dòng)軌跡的任務(wù)需求。針對(duì)敏捷衛(wèi)星在機(jī)動(dòng)中需要保持姿態(tài)穩(wěn)定的要求,同時(shí)保證收斂時(shí)間,設(shè)計(jì)一種非奇異快速終端滑�？刂破�,同時(shí)為增強(qiáng)系統(tǒng)自適應(yīng)性及魯棒性,采用切比雪夫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,減小滑模變結(jié)構(gòu)帶來的抖振問題。對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)添加開關(guān)控制用以切換自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和魯棒控制。通過仿真結(jié)果,該控制器可以很好的跟蹤前文獲得的最優(yōu)機(jī)動(dòng)軌跡,并具有很高的穩(wěn)定性和控制效果。
【關(guān)鍵詞】：敏捷衛(wèi)星 遞階飽和滑�？刂破� 控制時(shí)間切換法 非奇異快速終端滑模 切比雪夫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V448.22;V412.41
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-21
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-18
• 1.2.1 敏捷衛(wèi)星發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 軌跡優(yōu)化的發(fā)展歷程12-14
• 1.2.3 時(shí)間最優(yōu)的姿態(tài)機(jī)動(dòng)軌跡規(guī)劃研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.4 姿態(tài)跟蹤控制現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)建模21-28
• 2.1 引言21
• 2.2 坐標(biāo)系定義以及姿態(tài)描述21-25
• 2.2.1 方向余弦矩陣22
• 2.2.2 歐拉角22-23
• 2.2.3 姿態(tài)四元數(shù)23-24
• 2.2.4 修正的羅德里格斯參數(shù)24-25
• 2.3 衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)模型建立25-27
• 2.3.1 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程25-26
• 2.3.2 姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程26
• 2.3.3 基于誤差四元數(shù)的衛(wèi)星姿態(tài)跟蹤模型26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 遞階飽和滑模控制器28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 傳統(tǒng)滑�？刂破�28-29
• 3.3 遞階飽和PID控制器29
• 3.4 遞階飽和滑模控制器29-34
• 3.4.1 三軸遞階飽和滑�？刂破�29-30
• 3.4.2 遞階飽和滑模控制的運(yùn)動(dòng)形式30-32
• 3.4.3 穩(wěn)定性證明32-34
• 3.5 仿真驗(yàn)證34-40
• 3.5.1 單軸機(jī)動(dòng)仿真34-36
• 3.5.2 三軸機(jī)動(dòng)仿真36-39
• 3.5.3 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量拉偏仿真39-40
• 3.6 本章小結(jié)40-41
• 第4章 基于控制時(shí)間切換法的姿態(tài)最優(yōu)機(jī)動(dòng)算法41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 傳統(tǒng)軌跡優(yōu)化算法41-45
• 4.2.1 間接法41-43
• 4.2.2 離散控制變量的直接法43
• 4.2.3 同時(shí)離散控制變量和狀態(tài)變量的直接法43-44
• 4.2.4 微分包含法44-45
• 4.3 控制時(shí)間切換法45-50
• 4.3.1 控制時(shí)間切換法的數(shù)學(xué)描述46-48
• 4.3.2 控制時(shí)間切換算法48-50
• 4.4 控制時(shí)間切換法仿真結(jié)果50-56
• 4.4.1 單軸機(jī)動(dòng)仿真51-53
• 4.4.2 三軸機(jī)動(dòng)仿真53-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 基于切比雪夫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的滑模姿態(tài)跟蹤控制57-73
• 5.1 引言57
• 5.2 基礎(chǔ)控制理論57-58
• 5.3 神經(jīng)滑�？刂�58-60
• 5.3.1 神經(jīng)滑模控制58-59
• 5.3.2 切比雪夫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)59-60
• 5.4 控制器設(shè)計(jì)60-63
• 5.5 穩(wěn)定性分析63-64
• 5.6 仿真分析64-72
• 5.6.1 未添加控制力矩限制的仿真66-68
• 5.6.2 添加控制力矩限制的仿真68-72
• 5.7 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果79-81
• 致謝81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：764239