隨著航天技術的發(fā)展,人們對衛(wèi)星姿態(tài)控制的要求越來越高。為探索用于衛(wèi)星姿態(tài)控制的新方法,本文根據(jù)衛(wèi)星姿態(tài)控制的要求和特點,設計了三種控制器:I/O（輸入/輸出）解耦PID 控制器、Mamdani 型純模糊控制器和I/O 解耦自適應模糊控制器,并用這三種方法對三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)機動控制進行了仿真研究,對其控制效果進行了分析比較。本論文分別以三軸穩(wěn)定剛性衛(wèi)星姿態(tài)控制和帶太陽帆板的三軸穩(wěn)定衛(wèi)星姿態(tài)控制為研究對象,建立了控制系統(tǒng)數(shù)學模型。傳統(tǒng)的PID 控制在衛(wèi)星姿態(tài)控制領域已是應用成熟的工程方法,目前在軌衛(wèi)星的姿態(tài)控制大都采用PID 控制。I/O 解耦PID 控制器設計過程嚴密,緊扣衛(wèi)星動力學模型,在小擾動和衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量變化較小時能夠獲得良好的控制效果。但缺點是當轉(zhuǎn)動慣量變化比較大時控制效果變差。利用語言信息和經(jīng)驗設計的Mamdani 型模糊控制器在小擾動情況下和衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量變化較大時都能獲得良好的控制效果。將I/O 解耦方法和自適應模糊控制相結合設計的I/O 解耦自適應模糊控制器的控制性能與Mamdani 型純模糊控制器相當,也具有很強的魯棒性。與Mamdani 型純模糊控制器相比,I/O 解耦... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)北京市

【文章頁數(shù)】：63 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
第一章 緒論
    1.1 研究意義及目的
    1.2 衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)概述
    1.3 衛(wèi)星姿態(tài)控制方法研究現(xiàn)狀
    1.4 模糊控制概述
    1.5 主要研究內(nèi)容
第二章 衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立
    2.1 參考坐標系與坐標變換
        2.1.1 參考坐標系定義
        2.1.2 坐標變換
    2.2 衛(wèi)星姿態(tài)動力學建模
        2.2.1 衛(wèi)星姿態(tài)運動學方程
        2.2.2 剛性衛(wèi)星姿態(tài)動力學方程
        2.2.3 撓性衛(wèi)星姿態(tài)動力學方程
    2.3 姿態(tài)敏感器和執(zhí)行機構建模
        2.3.1 執(zhí)行機構
        2.3.2 姿態(tài)敏感器
第三章 I/O 解耦PID 控制器設計及仿真
    3.1 I/O 解耦PID 控制器設計
    3.2 數(shù)學仿真與分析
        3.2.1 仿真條件
        3.2.2 仿真數(shù)據(jù)及分析
        3.2.3 魯棒性檢驗
    3.3 關于帆板對控制性能影響的解釋
    3.4 考慮撓性的I/O 解耦PID 控制器
        3.4.1 控制器的設計
        3.4.2 仿真結果
    3.5 小結
第四章 純模糊邏輯控制器設計及仿真
    4.1 模糊邏輯控制系統(tǒng)
    4.2 模糊邏輯控制器設計
        4.2.1 模糊化與清晰化
        4.2.2 變量的劃分和隸屬函數(shù)
        4.2.3 模糊規(guī)則庫
        4.2.4 模糊推理算法
    4.3 數(shù)學仿真與分析
        4.3.1 模糊控制器參量研究
        4.3.2 仿真與分析
        4.3.3 魯棒性檢驗
    4.4 小結
第五章 單軸自適應模糊控制器設計及仿真
    5.1 模糊邏輯系統(tǒng)
    5.2 自適應模糊控制器設計
        5.2.1 監(jiān)督控制
        5.2.2 自適應調(diào)節(jié)律
    5.3 數(shù)學仿真與分析
        5.3.1 仿真條件
        5.3.2 仿真結果及分析
        5.3.3 魯棒性檢驗
    5.4 小結
第六章 I/O 解耦自適應模糊控制器設計及仿真
    6.1 控制器設計
        6.1.1 I/O 解耦
        6.1.2 自適應模糊控制律
    6.2 數(shù)學仿真與分析
        6.2.1 仿真條件
        6.2.2 仿真結果及分析
        6.2.3 魯棒性檢驗
    6.3 小結
第七章 幾種控制方法分析比較
    7.1 分析比較
    7.2 結論
第八章 總結與建議
    8.1 研究成果與創(chuàng)新點
    8.2 進一步研究的思考和建議
參考文獻
已發(fā)表學術論文目錄
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]抑制衛(wèi)星太陽帆板振動的H∞魯棒控制設計[J]. 劉鏐,周伯昭.  計算技術與自動化. 2002(02)
[3]對地觀測衛(wèi)星姿態(tài)非線性控制方法[J]. 弓建軍,陳義慶.  中國空間科學技術. 2001(01)
[4]帆板轉(zhuǎn)動時衛(wèi)星姿態(tài)的非線性控制[J]. 李英堂,費從宇.  宇航學報. 2001(01)
[5]基于對象特征模型描述的智能控制[J]. 吳宏鑫,解永春,李智斌,何英姿.  自動化學報. 1999(01)
[6]描述函數(shù)理論及其在航天中的應用[J]. 耿云海,崔祜濤,楊旭,楊滌.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 1997(06)



本文編號：3223895