本文關(guān)鍵詞：橢圓軌道交會(huì)對(duì)接有限時(shí)間控制問(wèn)題研究

  更多相關(guān)文章： 交會(huì)對(duì)接 橢圓軌道 有限時(shí)間控制 輸入飽和

【摘要】：航天技術(shù)是當(dāng)今世界科技中最尖端的技術(shù)之一,也是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力與科技水平的重要標(biāo)志。航天器交會(huì)對(duì)接是進(jìn)行深空探索、拓展人類生存空間的重要步驟,也是航天領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一�？臻g交會(huì)對(duì)接技術(shù)是實(shí)現(xiàn)諸如空間站的物資補(bǔ)給、航天員的交換和營(yíng)救、航天器的在軌裝配和維護(hù)等在軌服務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)與先決條件。自主交會(huì)對(duì)接作為空間交會(huì)對(duì)接的主要趨勢(shì),最終逼近段是其中的一個(gè)重要階段。本論文以航天器橢圓軌道交會(huì)對(duì)接為背景,針對(duì)交會(huì)對(duì)接的最終逼近階段,研究了在橢圓軌道上航天器的相對(duì)位置與相對(duì)姿態(tài)的控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題,從理論的角度出發(fā),提出了一套有限時(shí)間收斂的控制方案。 首先,本文建立了數(shù)學(xué)模型以方便對(duì)航天器交會(huì)對(duì)接問(wèn)題的分析,包括軌道動(dòng)力學(xué)模型與姿態(tài)描述模型。在常用基本坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上給出了適用于橢圓軌道的相對(duì)動(dòng)力學(xué)模型；介紹了用于描述航天器姿態(tài)的歐拉四元數(shù)法,并基于此給出了航天器的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型與動(dòng)力學(xué)模型。 其次,對(duì)近年來(lái)引起人們的廣泛興趣的有限時(shí)間控制設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹,給出了有限時(shí)間穩(wěn)定性的定義以及判定控制系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定的定理。 隨后,針對(duì)航天器的橢圓軌道相對(duì)動(dòng)力學(xué)模型,在考慮外界擾動(dòng)的情況下,利用有限時(shí)間控制方法,分別基于傳統(tǒng)FTSM模型和改進(jìn)FTSM模型進(jìn)行了有限時(shí)間控制器的設(shè)計(jì),并通過(guò)仿真驗(yàn)證了控制算法是有效的。 然后,本論文針對(duì)追蹤航天器與自由翻滾的目標(biāo)航天器進(jìn)行近距離交會(huì)對(duì)接的姿軌耦合控制問(wèn)題,建立了相對(duì)姿軌一體化耦合模型,并在考慮未知有界擾動(dòng)與控制輸入飽合的情況下,利用有限時(shí)間控制技術(shù)深入研究了追蹤航天器與自由翻滾的目標(biāo)飛行器進(jìn)行自主交會(huì)對(duì)接的相對(duì)位姿耦合控制方案。對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)值仿真實(shí)例證明了控制方案的安全性與有效性。 最后,’文章對(duì)已研究的工作進(jìn)行了總結(jié),并針對(duì)有進(jìn)一步研究空間的方向和問(wèn)題提出了自己的觀點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：交會(huì)對(duì)接 橢圓軌道 有限時(shí)間控制 輸入飽和
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V526
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 插圖索引10-11
• 主要符號(hào)對(duì)照表11-12
• 第一章 緒論12-26
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 空間交會(huì)對(duì)接概述13-16
• 1.2.1 基本概念13-14
• 1.2.2 飛行過(guò)程的劃分14-15
• 1.2.3 關(guān)鍵技術(shù)15-16
• 1.3 航天器交會(huì)對(duì)接的發(fā)展背景16-18
• 1.3.1 美國(guó)交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展16-17
• 1.3.2 前蘇聯(lián)/俄羅斯交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展17
• 1.3.3 日本和歐空局交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展17-18
• 1.3.4 我國(guó)交會(huì)對(duì)接技術(shù)的發(fā)展18
• 1.4 航天器交會(huì)對(duì)接的研究現(xiàn)狀18-22
• 1.4.1 軌道控制的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4.2 姿態(tài)控制的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4.3 姿軌耦合控制的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.5 有限時(shí)間控制方法的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀22-23
• 1.6 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排23-26
• 第二章 基礎(chǔ)知識(shí)介紹26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 動(dòng)力學(xué)模型簡(jiǎn)介26-33
• 2.2.1 常用坐標(biāo)系26-28
• 2.2.2 交會(huì)對(duì)接軌道動(dòng)力學(xué)模型28-30
• 2.2.3 航天器姿態(tài)描述模型30-33
• 2.3 有限時(shí)間控制方法簡(jiǎn)介33-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第三章 軌道控制有限時(shí)間控制器設(shè)計(jì)36-50
• 3.1 引言36
• 3.2 控制問(wèn)題描述36-37
• 3.3 有限時(shí)間控制器的設(shè)計(jì)37-41
• 3.3.1 基于傳統(tǒng)FTSM模型的有限時(shí)間控制器38-39
• 3.3.2 基于改進(jìn)FTSM模型的有限時(shí)間控制器39-40
• 3.3.3 去抖振的改進(jìn)控制器40-41
• 3.4 數(shù)值仿真41-48
• 3.5 本章小結(jié)48-50
• 第四章 基于歐拉四元數(shù)的姿軌耦合有限時(shí)間控制50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 姿軌耦合一體化模型50-53
• 4.3 有限時(shí)間控制器的設(shè)計(jì)53-56
• 4.4 數(shù)值仿真56-59
• 4.5 本章小結(jié)59-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 全文工作總結(jié)62
• 5.2 進(jìn)一步工作展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 致謝70-72
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：932327