基于滑模/事件驱动的航天器编队姿态协同控制

发布时间：2021-06-21 19:23

　　具有特定构形的多航天器利用网络通信、协同合作,共同完成复杂的空间任务,该技术在航天领域的前景广阔。而航天器编队运行时,存在着参数不确定性、外界扰动、执行机构发生故障及输入饱和、通信受限等不利因素,严重影响着整个航天器编队系统的稳定性。因此,本文从以下几个方面开展了航天器编队姿态协同控制方法的研究。首先,研究了航天器编队在外部扰动和参数不确定性作用下的姿态协同控制算法。利用积分滑模对不确定性具有全局鲁棒性的优势,在已知聚合扰动的上界值的前提下,设计基于积分滑模的姿态协同控制律。进一步,结合自适应控制技术,通过自适应控制律在线估计聚合扰动的上界值,设计了基于自适应积分滑模的姿态协同控制律,在实现各航天器姿态协同一致的同时消除了已知聚合扰动的上界值的先知条件,并通过仿真验证算法的有效性。其次,针对航天器编队中的容错问题,在修正自适应律的基础上,研究了基于归一化神经网络的姿态协同控制算法,提出了一种不需要获取故障信息的容错控制律,使得在仅有部分航天器可以获取期望姿态的情况下,各航天器能跟踪上期望姿态并实现整个编队系统的姿态协同一致。并通过对比仿真验证该控制算法的容错能力。最后,对于航天器编队中... 

【文章来源】：北京理工大学北京市 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的和意义
    1.2 国内外航天器编队的研究现状
        1.2.1 航天器编队的发展现状
        1.2.2 姿态协同控制技术的研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
第2章 航天器编队建模及控制理论基础
    2.1 引言
    2.2 航天器姿态动力学/运动学建模
        2.2.1 航天器姿态描述方法
        2.2.2 航天器姿态运动学方程
        2.2.3 航天器姿态动力学方程
        2.2.4 欧拉-拉格朗日的姿态模型
    2.3 控制理论基础
        2.3.1 图论
        2.3.2 稳定性理论
    2.4 本章小结
第3章 航天器编队的积分滑模姿态协同控制
    3.1 引言
    3.2 航天器编队的姿态误差系统建模
    3.3 积分滑模姿态协同控制
        3.3.1 控制律设计
        3.3.2 数值仿真
    3.4 自适应积分滑模姿态协同控制
        3.4.1 控制律设计
        3.4.2 数值仿真
    3.5 本章小结
第4章 航天器编队神经网络姿态协同容错控制
    4.1 引言
    4.2 输入归一化神经网络
        4.2.1 神经网络函数逼近原理
        4.2.2 输入归一化
    4.3 归一化神经网络姿态协同控制律
        4.3.1 控制律设计
        4.3.2 稳定性能分析
    4.4 数值仿真
    4.5 本章总结
第5章 航天器编队事件驱动姿态协同控制
    5.1 引言
    5.2 无扰动事件驱动控制律
        5.2.1 控制律设计
        5.2.2 数值仿真
    5.3 有扰动事件驱动控制律
        5.3.1 控制律设计
        5.3.2 数值仿真
    5.4 本章总结
总结与展望
参考文献
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]刚体航天器姿态跟踪系统的自适应积分滑模控制[J]. 丛炳龙,刘向东,陈振.  航空学报. 2013(03)
[2]基于虚拟结构的卫星编队机动控制[J]. 冯成涛,王惠南,刘海颖.  系统工程与电子技术. 2011(01)
[3]分布式空间系统和航天器编队飞行辨析——兼谈航天器知识编队和精确编队飞行应用实例[J]. 林来兴.  航天器工程. 2008(04)
[4]滑模变结构控制理论研究综述[J]. 穆效江,陈阳舟.  控制工程. 2007(S2)

博士论文
[1]卫星编队飞行的动力学与控制技术研究[D]. 张玉锟.中国人民解放军国防科学技术大学 2002



本文编号：3241263