对于动态目标的航天器鲁棒PD+快速跟踪控制方法

发布时间：2021-12-31 06:41

　　针对卫星对于空间动态目标快速、稳定地跟踪、控制目标,同时考虑平台模型的不确定性、外部随机干扰、系统控制力矩与角速度约束等因素,设计PD+控制器实现对于动态目标的快速、稳定跟踪;在经典PD控制器的基础上设计控制添加项使得系统能够按照既定轨迹运动;采用变结构的手段实现系统收敛速度的提升;合理设计Lyapunov函数的结构,引出角速度、四元数的耦合项对V函数进行改良,简化系统稳定性证明与分析的过程;讨论系统最极端情形,通过对V函数上下界的讨论分析系统该情形下的稳定性;最后通过数值仿真验证所提出算法的有效性与优越性. 

【文章来源】：空间控制技术与应用. 2020,46(02)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

传统控制律的误差角速度曲线

图1 传统控制律的误差角速度曲线由图3～4可以看到系统在50 s左右收敛，系统收敛时间相比较于经典PD控制器提升约80%，同时在200 s时的误差角速度与误差四元数稳态精度分别为1×10-5和8×10-4，与经典PD控制器在400 s的稳态精度相一致，由此可以认为本次研究所提出的控制器能够在维持稳态精度的前提下大幅提升系统收敛速率．与之前讨论相类似，系统在5 s左右开始进入滑模面(14)的匀速段，在35 s左右开始减速，在此区间内控制力矩维持在相对较小的范围内，这也使得系统对于控制力矩的利用效率得到了提升．

由图3～4可以看到系统在50 s左右收敛，系统收敛时间相比较于经典PD控制器提升约80%，同时在200 s时的误差角速度与误差四元数稳态精度分别为1×10-5和8×10-4，与经典PD控制器在400 s的稳态精度相一致，由此可以认为本次研究所提出的控制器能够在维持稳态精度的前提下大幅提升系统收敛速率．与之前讨论相类似，系统在5 s左右开始进入滑模面(14)的匀速段，在35 s左右开始减速，在此区间内控制力矩维持在相对较小的范围内，这也使得系统对于控制力矩的利用效率得到了提升．图4 姿态跟踪PD+控制器的误差四元数曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于遗传算法的航空发动机多目标优化PID控制[J]. 李玥,孙健国.  航空动力学报. 2008(01)



本文编号：3559803