撓性衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制算法研究.pdf

1、本文旨在研究具有快速機(jī)動(dòng)能力的撓性衛(wèi)星機(jī)動(dòng)控制算法問(wèn)題。針對(duì)采用單框架控制力矩陀螺（SGCMG）作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的撓性衛(wèi)星，對(duì)其大角度機(jī)動(dòng)過(guò)程中的矢量規(guī)避問(wèn)題及機(jī)動(dòng)控制算法進(jìn)行了研究。分別采用魯棒偽逆方法和零運(yùn)動(dòng)操縱律對(duì)SGCMG加以控制。在姿態(tài)機(jī)動(dòng)時(shí)，引入人工勢(shì)場(chǎng)法思想，對(duì)其不期望路徑進(jìn)行規(guī)避，得到姿態(tài)機(jī)動(dòng)的可實(shí)現(xiàn)路徑。由于撓性衛(wèi)星的系統(tǒng)復(fù)雜性，本文采用變結(jié)構(gòu)控制用以增加系統(tǒng)的魯棒性，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償器對(duì)系統(tǒng)不確定項(xiàng)進(jìn)行逼近，使控制器能

2、夠更好的抵消撓性附件干擾。并且結(jié)合矢量規(guī)避問(wèn)題對(duì)撓性衛(wèi)星控制系統(tǒng)做了仿真驗(yàn)證，進(jìn)一步說(shuō)明算法的有效性。
　　本文首先建立撓性衛(wèi)星動(dòng)力學(xué)模型，并對(duì)其合理簡(jiǎn)化后得到系統(tǒng)方程，并且針對(duì)模態(tài)方程構(gòu)造模態(tài)觀測(cè)器；其次對(duì)SGCMG魯棒偽逆方法的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得其在奇異位置以外有更高的控制精度。針對(duì)滾轉(zhuǎn)軸和俯仰軸有較大控制力矩的任務(wù)要求，選取雙平行構(gòu)型控制力矩陀螺及飛輪組合的混合執(zhí)行機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)零運(yùn)動(dòng)操縱律，能夠更好的避免SGCMG進(jìn)入奇異構(gòu)型

3、；再次對(duì)姿態(tài)機(jī)動(dòng)路徑中的障礙物矢量進(jìn)行規(guī)避計(jì)算，對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法的局部最小問(wèn)題作了具體分析，并且對(duì)人工勢(shì)場(chǎng)法提出改進(jìn)，引入微分項(xiàng)，提高了矢量規(guī)避算法的性能；最后針對(duì)撓性衛(wèi)星設(shè)計(jì)采用變結(jié)構(gòu)控制器，利用其魯棒性強(qiáng)、在滑模面上運(yùn)動(dòng)迅速的特點(diǎn)，并且針對(duì)撓性衛(wèi)星附件振動(dòng)與本體耦合存在相位差的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)積分型滑模面對(duì)振動(dòng)影響加以消除，同時(shí)為了更好的補(bǔ)償不確定項(xiàng)，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的不確定項(xiàng)進(jìn)行逼近，并在變結(jié)構(gòu)控制器中引入補(bǔ)償項(xiàng)。并且對(duì)未考慮矢量規(guī)避的機(jī)