基于對偶四元數(shù)的航天器相對位姿耦合自適應控制.pdf

1、隨著航天技術的不斷發(fā)展，航天器在軌服務技術逐漸向無人自主在軌服務這一方向發(fā)展，而航天器相對位置和姿態(tài)的耦合控制是實現(xiàn)在軌服務的關鍵技術基礎。本文針對服務航天器對目標航天器進行近距離操作時的相對位姿耦合控制問題，研究了一體化的動力學建模方法以及相應的相對位置和姿態(tài)的耦合控制算法。論文的主要內(nèi)容如下：
　　研究了基于對偶四元數(shù)描述航天器運動的方法，說明了該描述方法對應的物理意義?；趯ε妓脑獢?shù)這一數(shù)學理論工具，建立了基于對偶四元數(shù)的航

2、天器相對位姿耦合動力學模型。
　　針對一些控制理論在推導時普遍采用矩陣運算形式的情況，通過取對偶四元數(shù)矢量部分為系統(tǒng)狀態(tài)，建立了矩陣乘法表示的系統(tǒng)方程。采用此系統(tǒng)方程，基于非線性系統(tǒng)理論中的反步設計法和模型參考自適應控制理論設計了自適應Backstepping控制器。為了與其進行對比，采用基于對偶四元數(shù)建模所得到的系統(tǒng)方程設計了包含可建模攝動力、干擾力矩和非線性耦合項前饋的位姿一體化PD控制器。通過理論分析說明了自適應 Backs