本文關(guān)鍵詞：弱引力場小行星探測器的姿軌控制研究

  更多相關(guān)文章： 小行星 軟著陸 自適應(yīng)模糊滑模 自抗擾控制

【摘要】：深空探測技術(shù)作為國家重點(diǎn)發(fā)展的課題之一,本文在國內(nèi)外眾多研究的基礎(chǔ)上,研究了不規(guī)則引力場中探測器動(dòng)力下降、軟著陸的軌跡和姿態(tài)控制。首先,針對航天器在下降時(shí)的軌跡動(dòng)力學(xué)方程以及著陸時(shí)的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行建模與分析。由于本文所研究的小天體存在著形狀沒有一定的規(guī)律,相比于其他天體其引力場不強(qiáng)等特點(diǎn),因此,本文采用球諧級數(shù)法表述小天體的引力勢能,但是由于建模不確定性以及太陽光壓等干擾影響的存在,根據(jù)航天器的運(yùn)動(dòng)行為分析,在小天體軌道坐標(biāo)系下建立了動(dòng)力學(xué)方程。在姿態(tài)建模中,將弱引力場、不確定性等作為干擾處理,應(yīng)用Euler角和羅德里格斯參數(shù)(Rodriguez)方法分別對航天器姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模。其次,對于探測器軟著陸弱引力場不規(guī)則小行星的軌跡控制方面的研究,本文提出了基于模糊滑模的控制方法,并應(yīng)用自適應(yīng)策略實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。根據(jù)三次多項(xiàng)式方法設(shè)計(jì)標(biāo)稱軌跡,考慮到探測器的軌道動(dòng)力學(xué)模型的不確定性,引入自適應(yīng)項(xiàng)并結(jié)合模糊積分滑模策略對探測器進(jìn)行控制,同時(shí)采用魯棒項(xiàng),抵消了在這過程中產(chǎn)生的偏差。該方法在保證對標(biāo)稱軌跡跟蹤的快速精確性的同時(shí),增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的魯棒性,提高了探測器軟著陸小行星軌跡控制的動(dòng)態(tài)性能。最后利用仿真證明了控制律的可行性和有效性。最后,為了實(shí)現(xiàn)對航天器姿態(tài)的控制,本文設(shè)計(jì)了自抗擾控制策略。文中采用跟蹤微分器處理其過渡過程,獲得微分指令；在此基礎(chǔ)上研究擴(kuò)張狀態(tài)觀測器,對探測器姿態(tài)的不確定項(xiàng)及內(nèi)外擾動(dòng)進(jìn)行預(yù)估,實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；采用非線性反饋控制策略,抑制擴(kuò)張狀態(tài)觀測器的誤差。并設(shè)計(jì)常用的PD控制器與ADRC相互對照,最后仿真驗(yàn)證自抗擾控制相對于PD控制的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：小行星 軟著陸 自適應(yīng)模糊滑模 自抗擾控制
【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V476;V448.2
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 課題背景及研究目的和意義7-9
• 1.1.1 課題來源7
• 1.1.2 研究背景和意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 引力場及動(dòng)力學(xué)模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 軌跡控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.3 姿態(tài)控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文主要章節(jié)安排13-14
• 第二章 小行星探測器動(dòng)力學(xué)建模14-23
• 2.1 坐標(biāo)系的建立14-15
• 2.2 探測器軌道動(dòng)力學(xué)建模15-16
• 2.3 小行星引力場建模16-18
• 2.4 探測器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)建模18-22
• 2.4.1 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程18
• 2.4.2 姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程18-22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第三章 基于自適應(yīng)模糊滑模的探測器軌跡控制23-33
• 3.1 模糊滑�？刂聘攀�23-25
• 3.2 控制器的設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析25-28
• 3.2.1 標(biāo)稱軌跡的設(shè)計(jì)25-26
• 3.2.2 模糊系統(tǒng)描述26
• 3.2.3 模糊積分滑模控制器的設(shè)計(jì)26-27
• 3.2.4 穩(wěn)定性分析27-28
• 3.3 仿真分析28-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第四章 基于ADRC的探測器姿態(tài)控制33-41
• 4.1 自抗擾控制方法研究33-34
• 4.2 姿態(tài)控制算法設(shè)計(jì)34-37
• 4.2.1 PD控制器的設(shè)計(jì)34-35
• 4.2.2 TD安排過渡過程35-36
• 4.2.3 擴(kuò)張狀態(tài)觀測器ESO36
• 4.2.4 非線性反饋控制器AFC36-37
• 4.3 仿真分析37-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第五章 全文總結(jié)41-43
• 致謝43-44
• 參考文獻(xiàn)44-49
• 作者簡介49
• 攻讀碩士研究成果49-50

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐偉彪,趙海斌;小行星深空探測的科學(xué)意義和展望[J];地球科學(xué)進(jìn)展;2005年11期

2 崔祜濤,史雪巖,崔平遠(yuǎn),李傲霜;軟著陸小行星的制導(dǎo)與控制規(guī)律研究[J];飛行力學(xué);2002年02期

3 劉克平;曾建鵬;趙博;李元春;;基于Terminal滑模的小行星探測器著陸連續(xù)控制[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2014年10期

4 段廣仁;鐘震;姜蒼華;;航天器的一種無源自適應(yīng)姿態(tài)控制方法[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年05期

5 崔祜濤;張振江;余萌;;多面體模型的Eros433引力場計(jì)算與分析[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2012年03期

6 張振江;崔祜濤;任高峰;;不規(guī)則形狀小行星引力環(huán)境建模及球諧系數(shù)求取方法[J];航天器環(huán)境工程;2010年03期

7 楊勇;楊博;;Terminal變結(jié)構(gòu)控制的月球軟著陸姿態(tài)控制律設(shè)計(jì)[J];航天控制;2010年04期

8 Ahcene Boubakir;Fares Boudjema;Salim Labiod;;A Neuro-fuzzy-sliding Mode Controller Using Nonlinear Sliding Surface Applied to the Coupled Tanks System[J];International Journal of Automation & Computing;2009年01期

9 賴愛芳;郭毓;鄭立君;;航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)及穩(wěn)定的自抗擾控制[J];控制理論與應(yīng)用;2012年03期

10 叢炳龍;劉向東;陳振;;一種改進(jìn)的自適應(yīng)滑�？刂萍捌湓诤教炱髯藨B(tài)控制中的應(yīng)用[J];控制與決策;2012年10期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 程少華;深空探測器姿態(tài)控制方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

，

本文編號：905977