本文關(guān)鍵詞：非合作體附著下的組合多體航天器姿控方案研究

  更多相關(guān)文章： 非合作目標(biāo) 慣量參數(shù)在軌辨識 變結(jié)構(gòu)控制 非線性自適應(yīng)控制 全物理仿真

【摘要】：在空間應(yīng)用及空間對抗中,很多情況下涉及到非合作目標(biāo)附著。由于非合作目標(biāo)質(zhì)量尺寸未知、運(yùn)動(dòng)形式未知,原航天器的姿態(tài)控制系統(tǒng)將面臨很大挑戰(zhàn)。為了解決非合作附著問題對姿態(tài)控制系統(tǒng)造成的干擾問題,本文以附著后新組合體姿態(tài)控制系統(tǒng)為主要研究對象,針對新組合體慣量參數(shù)未知的問題,分別采用慣量參數(shù)在軌辨識以及構(gòu)造慣量估計(jì)兩種方案來實(shí)現(xiàn)對慣量參數(shù)的獲取,從而建立新組合體的動(dòng)力學(xué)模型�；谛陆M合體動(dòng)力學(xué)模型,本文開展了對非合作附著后新組合體姿態(tài)控制方案的研究。首先,通過對衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型的分析,基于“整星零動(dòng)量”,利用動(dòng)量輪以及速率陀螺進(jìn)行慣量參數(shù)的在軌辨識。接著本文通過搭建的某衛(wèi)星被非合作目標(biāo)附著的仿真平臺(tái),對PD控制進(jìn)行不同非合作附著情形下的仿真,并對控制效果進(jìn)行分析。針對PD控制在非合作附著中的不足,本文基于慣量參數(shù)在軌辨識設(shè)計(jì)了變結(jié)構(gòu)控制律,通過引入慣量參數(shù)敏感非合作附著后系統(tǒng)的慣量變化,實(shí)現(xiàn)對非合作目標(biāo)附著后新系統(tǒng)的自適應(yīng)控制。通過非合作附著仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證變結(jié)構(gòu)控制對不同附著情形下新組合體姿態(tài)控制的有效性。其次,針對變結(jié)構(gòu)控制以及PD控制在非合作附著后新組合體姿態(tài)控制系統(tǒng)中的不足,本文基于慣量估計(jì)的思想,提出了一種基于非合作組合體整體慣量估計(jì)的非線性自適應(yīng)控制方案。通過該控制方案,不僅可以實(shí)現(xiàn)對非合作附著后的新組合體姿態(tài)控制,同時(shí)還可以估計(jì)新組合體慣量參數(shù)。同樣通過非合作附著仿真平臺(tái)進(jìn)行不同附著情形下的仿真分析,驗(yàn)證非線性自適應(yīng)姿態(tài)控制器,在非合作目標(biāo)慣量未知、引入動(dòng)量未知等惡劣附著情形下的自適應(yīng)性。最后,基于三軸氣浮臺(tái),進(jìn)行非合作附著問題的器件全物理演示以及控制方案的驗(yàn)證。本文利用三軸氣浮臺(tái)在某時(shí)刻引入一帶有未知?jiǎng)恿俊⑽粗獞T量的質(zhì)量塊來模擬衛(wèi)星被非合作附著的問題。通過上述的全物理仿真平臺(tái)演示新組合體在非線性自適應(yīng)控制方案下的控制效果。最后,通過實(shí)際姿態(tài)數(shù)據(jù)分析,驗(yàn)證了非線性自適應(yīng)控制器在實(shí)際非合作體附著后新組合體姿態(tài)控制系統(tǒng)的有效性。
【關(guān)鍵詞】：非合作目標(biāo) 慣量參數(shù)在軌辨識 變結(jié)構(gòu)控制 非線性自適應(yīng)控制 全物理仿真
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V448.22
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注釋表11-12
• 縮略詞12-13
• 第一章 緒論13-22
• 1.1 課題研究背景及意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外研究情況15-19
• 1.2.1 非合作組合體國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 非合作組合體在軌參數(shù)辨識國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 航天器姿態(tài)抗干擾控制方案國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 論文的主要研究工作19-22
• 第二章 非合作附著下的控制系統(tǒng)分析22-35
• 2.1 引言22
• 2.2 非合作目標(biāo)附著后姿態(tài)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)22-24
• 2.3 非合作目標(biāo)附著后新組合體姿態(tài)控制系統(tǒng)模型描述24-30
• 2.3.1 參考坐標(biāo)系24-25
• 2.3.2 姿態(tài)動(dòng)力學(xué)描述25-26
• 2.3.3 姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)描述26-30
• 2.4 干擾力矩30-33
• 2.4.1 重力梯度力矩31
• 2.4.2 氣動(dòng)力矩31-32
• 2.4.3 地磁力矩32-33
• 2.5 非合作體對原系統(tǒng)造成的干擾分析33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 基于在軌參數(shù)辨識的非合作組合體姿態(tài)控制35-55
• 3.1 引言35-36
• 3.2 非合作附著后組合體慣量參數(shù)在軌辨識36-41
• 3.2.1 帶飛輪的航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型36
• 3.2.2 慣量參數(shù)辨識36-38
• 3.2.3 慣量參數(shù)在軌辨識仿真38-41
• 3.3 非合作附著下的PD姿態(tài)控制41-46
• 3.3.1 PD控制器設(shè)計(jì)41-42
• 3.3.2 原衛(wèi)星系統(tǒng)仿真42-44
• 3.3.3 非合作附著的PD控制44-46
• 3.4 非合作附著下的變結(jié)構(gòu)控制46-54
• 3.4.1 變結(jié)構(gòu)控制律設(shè)計(jì)46-47
• 3.4.2 變結(jié)構(gòu)控制仿真47-54
• 3.5 本章小結(jié)54-55
• 第四章 非合作附著下新組合體自適應(yīng)姿態(tài)控制55-75
• 4.1 引言55
• 4.2 自適應(yīng)控制器設(shè)計(jì)55-63
• 4.2.1 控制器設(shè)計(jì)約束條件55
• 4.2.2 控制器設(shè)計(jì)55-59
• 4.2.3 過渡過程的設(shè)計(jì)59-60
• 4.2.4 非線性反饋設(shè)計(jì)60-63
• 4.3 非合作附著下自適應(yīng)控制仿真與性能分析63-74
• 4.3.1 仿真參數(shù)設(shè)置63-64
• 4.3.2 姿態(tài)仿真結(jié)果64-72
• 4.3.3 慣量估計(jì)結(jié)果72-73
• 4.3.4 仿真性能分析73-74
• 4.4 本章小結(jié)74-75
• 第五章 非合作附著下組合體姿控全物理仿真驗(yàn)證75-87
• 5.1 模擬非合作附著系統(tǒng)地面仿真平臺(tái)75-80
• 5.1.1 氣浮臺(tái)平臺(tái)簡介75-77
• 5.1.2 氣浮臺(tái)姿控系統(tǒng)77-79
• 5.1.3 非合作附著執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及控制模式選取79-80
• 5.2 模擬非合作附著地面仿真平臺(tái)姿態(tài)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)80-86
• 5.2.1 系統(tǒng)平臺(tái)總體仿真框架搭建80-81
• 5.2.2 氣浮臺(tái)初始條件81-82
• 5.2.3 姿態(tài)控制效果輸出82-85
• 5.2.4 控制性能分析85-86
• 5.3 本章小結(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-90
• 6.1 全文工作總結(jié)87-88
• 6.2 后續(xù)研究工作展望88-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-95
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于靖;陳謀;姜長生;;基于干擾觀測器的非線性不確定系統(tǒng)自適應(yīng)滑�？刂芠J];控制理論與應(yīng)用;2014年08期

2 吳忠;黃麗雅;魏孔明;郭雷;;航天器姿態(tài)自抗擾控制[J];控制理論與應(yīng)用;2013年12期

3 劉偉霞;熊智;郁豐;姚小松;;組合航天器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在軌兩步辨識標(biāo)定[J];中國空間科學(xué)技術(shù);2013年02期

4 李新剛;裴勝偉;;國外航天器在軌捕獲技術(shù)綜述[J];航天器工程;2013年01期

5 陳杰;林飛;侯丹;陳萱;;國外衛(wèi)星在軌操作系統(tǒng)發(fā)展分析[J];中國航天;2011年07期

6 張大偉;宋申民;裴潤;段廣仁;;非合作自主交會(huì)對接動(dòng)態(tài)障礙物躲避模糊制導(dǎo)[J];航天控制;2010年05期

7 黃河;周軍;劉瑩瑩;;航天器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在線辨識[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2010年05期

8 裴潤;張大偉;宋申民;;非合作式自主交會(huì)對接的終端接近制導(dǎo)控制器設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用;2010年03期

9 廉明;韓振宇;富宏亞;;自抗擾技術(shù)在衛(wèi)星姿態(tài)模擬系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];光學(xué)精密工程;2010年03期

10 蔡遠(yuǎn)文;郭會(huì);李巖;;航天器在軌組裝技術(shù)進(jìn)展[J];兵工自動(dòng)化;2009年10期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 許劍;五自由度氣浮仿真試驗(yàn)臺(tái)樣機(jī)的研制及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

，

本文編號：968645