考慮執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性的航天器姿態(tài)控制.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、航天器的在軌任務(wù)成敗關(guān)鍵在于如何保證航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及航天器姿態(tài)控制的精度,因此必須設(shè)計(jì)良好的控制器使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性能得到滿足。在軌運(yùn)行的航天器由于受到自身執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測量元件等物理?xiàng)l件上的限制,在姿態(tài)控制過程中不可避免地面臨多種約束,如輸入飽和、輸入非線性、執(zhí)行機(jī)構(gòu)不確定性以及姿態(tài)角速度受限等,嚴(yán)重影響航天器姿態(tài)控制的穩(wěn)定性和控制精度。因此研究考慮此類約束條件下的航天器姿態(tài)控制具有重要的意義,本文的研究內(nèi)容主要包括以

2、下幾個(gè)方面:
  本文首先針對(duì)航天器所面臨的各種約束進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象與合理假設(shè),然后基于多種約束條件建立了剛體航天器數(shù)學(xué)模型。
  針對(duì)考慮輸入飽和的姿態(tài)控制問題,設(shè)計(jì)了一種能夠顯式地滿足輸入飽和約束的非線性滑模控制器,使得閉環(huán)系統(tǒng)在輸入飽和受限的條件下漸近穩(wěn)定;在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步將輸入飽和問題擴(kuò)展為輸入變飽和問題,設(shè)計(jì)一種自適應(yīng)滑??刂破鳎摽刂破黠@式地滿足輸入變飽和約束并能夠使閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。另外,進(jìn)一步設(shè)計(jì)同時(shí)考慮輸入變

3、飽和與執(zhí)行機(jī)構(gòu)不確定性的自適應(yīng)控制器,使航天器不僅能夠滿足輸入變飽和約束并且有效補(bǔ)償執(zhí)行機(jī)構(gòu)不確定性的影響。
  基于上述基礎(chǔ)上,進(jìn)一步針對(duì)考慮輸入非線性的姿態(tài)控制問題,先后設(shè)計(jì)了同時(shí)考慮輸入變飽和與角速度受限、進(jìn)一步同時(shí)考慮輸入非線性和角速度受限的自適應(yīng)控制器,使航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的角速度滿足特定的約束,并有效補(bǔ)償輸入非線性的影響,系統(tǒng)在輸入變飽和約束下保持穩(wěn)定。
  最后,將本文設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行數(shù)值仿真驗(yàn)證,驗(yàn)證其有效性

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