本文關(guān)鍵詞：衛(wèi)星編隊(duì)分布式協(xié)同跟蹤與構(gòu)型保持控制

  更多相關(guān)文章： 衛(wèi)星編隊(duì)控制 分布式跟蹤控制 有限時(shí)間控制 通訊時(shí)延 削弱抖振

【摘要】：隨著航天技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星的有效載荷不斷增加,因此衛(wèi)星的體積和成本也隨之增高。通過(guò)多顆微小型衛(wèi)星形成編隊(duì)的協(xié)同工作,可完成很多單顆大型衛(wèi)星可以完成甚至很難完成的任務(wù)。衛(wèi)星編隊(duì)可降低對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行研制和維護(hù)的成本,提高系統(tǒng)可靠性。多星高精度協(xié)同編隊(duì)控制已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn),本文將在總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上,基于有向通訊拓?fù)浜蚅yapunov理論,考慮外界干擾與模型不確定性,針對(duì)領(lǐng)航星狀態(tài)部分可知并且運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為動(dòng)態(tài)的情形,對(duì)衛(wèi)星編隊(duì)的相對(duì)軌道分布式協(xié)同跟蹤及構(gòu)型保持控制方法進(jìn)行深入研究,主要內(nèi)容如下:為了提高衛(wèi)星編隊(duì)的相對(duì)軌道控制的收斂速度與魯棒性等性能要求,針對(duì)建立的跟隨星與領(lǐng)航星的相對(duì)軌道動(dòng)力學(xué)模型,設(shè)計(jì)三種分布式協(xié)同跟蹤與構(gòu)型保持控制算法:1)基于非奇異快速終端滑模,設(shè)計(jì)一種分布式有限時(shí)間跟蹤與構(gòu)型保持控制算法,在實(shí)現(xiàn)控制不發(fā)生奇異的同時(shí),提高收斂速度并增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。2)為了有效削弱滑�？刂埔鸬亩墩駟�(wèn)題,基于相同的滑�？刂茀�(shù),通過(guò)引入中間變量,設(shè)計(jì)一種具有削弱抖振特性的分布式漸近跟蹤與構(gòu)型保持控制算法,使符號(hào)函數(shù)包含在控制律導(dǎo)數(shù)項(xiàng)中,通過(guò)積分運(yùn)算得出的控制量可降低抖振頻率,起到削弱抖振作用。3)為了進(jìn)一步提高上一算法的收斂速度,通過(guò)引入有限時(shí)間高階滑模面,提出一種具有削弱抖振特性的分布式有限時(shí)間跟蹤與構(gòu)型保持控制算法;進(jìn)一步地,針對(duì)具有干擾上界信息未知等約束,設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)估計(jì)律進(jìn)行估計(jì)與補(bǔ)償,在實(shí)現(xiàn)削弱抖振的同時(shí),收斂速度顯著提高。在跟隨星對(duì)領(lǐng)航星的動(dòng)態(tài)跟蹤過(guò)程中,考慮通訊時(shí)延對(duì)協(xié)同跟蹤控制性能的影響,提出兩種含通訊時(shí)延的協(xié)同跟蹤與構(gòu)型保持控制算法:1)為了對(duì)模型不確定性以及外界干擾進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì),通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行非線性逼近,逼近殘差上界通過(guò)設(shè)計(jì)自適應(yīng)估計(jì)律進(jìn)行補(bǔ)償,提出一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制算法,分別針對(duì)領(lǐng)航星為動(dòng)態(tài)、靜態(tài)以及具有常值速度等三種情形進(jìn)行跟蹤性能的分析,并對(duì)具有常值速度的情形設(shè)計(jì)一種時(shí)延補(bǔ)償算法。2)為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程以及穩(wěn)態(tài)性能,采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與自適應(yīng)控制律對(duì)干擾進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí),增加實(shí)際編隊(duì)中存在的同步誤差約束限制,通過(guò)設(shè)計(jì)關(guān)于誤差函數(shù)與誤差約束的輔助變量,提出一種考慮通訊時(shí)延及誤差約束的有限時(shí)間跟蹤與構(gòu)型保持控制算法,實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)態(tài)領(lǐng)航星的跟蹤,提高收斂速度。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星編隊(duì)控制 分布式跟蹤控制 有限時(shí)間控制 通訊時(shí)延 削弱抖振
【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】：2016
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-21
• 1.1 研究目的和意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-18
• 1.2.1 國(guó)外編隊(duì)飛行任務(wù)9-10
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)編隊(duì)飛行任務(wù)10-12
• 1.2.3 衛(wèi)星編隊(duì)控制方法研究12-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-21
• 第2章 衛(wèi)星編隊(duì)相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)建模及相關(guān)預(yù)備知識(shí)21-26
• 2.1 圖論基礎(chǔ)21-22
• 2.2 衛(wèi)星編隊(duì)相對(duì)軌道運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型22-24
• 2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)24
• 2.4 非線性系統(tǒng)穩(wěn)定性理論24-25
• 2.5 其他相關(guān)引理25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 考慮控制抖振的協(xié)同跟蹤與構(gòu)型保持控制26-55
• 3.1 引言26-27
• 3.2 分布式有限時(shí)間控制27-37
• 3.2.1 控制器設(shè)計(jì)與分析27-29
• 3.2.2 仿真分析29-37
• 3.3 具有削弱抖振特性的分布式漸近控制37-45
• 3.3.1 控制器設(shè)計(jì)與分析37-40
• 3.3.2 仿真分析40-45
• 3.4 具有削弱抖振特性的分布式自適應(yīng)有限時(shí)間控制45-54
• 3.4.1 控制器設(shè)計(jì)與分析45-48
• 3.4.2 仿真分析48-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第4章 考慮通訊時(shí)延的有限時(shí)間分布式協(xié)同跟蹤與構(gòu)型保持控制55-83
• 4.1 引言55-56
• 4.2 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的有限時(shí)間控制56-72
• 4.2.1 控制器設(shè)計(jì)與分析56-60
• 4.2.2 仿真分析60-72
• 4.3 考慮同步誤差約束的有限時(shí)間控制72-82
• 4.3.1 控制器設(shè)計(jì)與分析72-75
• 4.3.2 仿真分析75-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 結(jié)論83-85
• 參考文獻(xiàn)85-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果91-93
• 致謝93

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本文編號(hào)：833879