组合体航天器质量特性辨识和自适应姿态控制

发布时间：2023-03-20 03:23

　　随着科技的发展,各个国家发展航天技术的力度越来越大,航天任务也变得日益多样复杂,其中在轨服务任务由于其具有极高的学术价值和经济价值已得到国内外学者的广泛关注。在轨服务航天器在执行任务的过程中,很多情况下会抓捕非合作目标,即质量特性与运动状态均未知的目标航天器,这会为服务航天器的控制系统带来巨大挑战,因此辨识组合体航天器的质量特性是执行控制任务的必要前提。空间机械臂被视为最有潜力的在轨服务技术,越来越多的基于空间机械臂的航天任务在太空中得到了验证。本文基于在轨服务任务背景,重点研究组合体航天器的质量特性辨识问题以及基于参数辨识的自适应姿态控制问题。本文主要研究内容包括:针对装载有空间机械臂系统的组合体航天器的质量特性辨识问题,建立重要坐标系,给出合理的假设,抽象、明确研究问题,利用修正罗德里格斯参数法建立姿态动力学模型,得到辨识偏差和控制器的显式关系,采用了通过空间机械臂改变构型对整个组合体航天器系统产生激励的质量特性辨识方案,将参数辨识问题转化为优化问题,对其进行可辨识性分析后,利用优化算法计算得到全局最优解。针对组合体航天器的姿态控制问题,考虑参数辨识结果存在的偏差以及太空环境的不理...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 组合体航天器质量特性辨识研究现状
        1.2.2 组合体航天器自适应姿态控制研究现状
        1.2.3 考虑状态约束的姿态控制方法研究
    1.3 主要研究内容与结构安排
第2章 组合体航天器姿态动力学建模及质量特性辨识
    2.1 引言
    2.2 组合体航天器姿态动力学建模
    2.3 组合体航天器质量特性辨识
        2.3.1 辨识方案设计
        2.3.2 可辨识性分析
    2.4 仿真分析
        2.4.1 研究对象模型参数
        2.4.2 仿真过程
        2.4.3 计算结果
    2.5 本章小结
第3章 基于神经网络的自适应姿态控制
    3.1 引言
    3.2 神经网络基本理论
    3.3 基于神经网络的自适应PD控制
        3.3.1 控制律设计
        3.3.2 稳定性分析
        3.3.3 仿真验证
    3.4 基于神经网络的自适应滑模控制
        3.4.1 控制律设计
        3.4.2 稳定性分析
        3.4.3 仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 考虑状态约束的自适应姿态控制
    4.1 引言
    4.2 基于平滑驱动思想的姿态控制策略
        4.2.1 基于平滑驱动思想的控制指令设计
        4.2.2 基于神经网络的自适应PD控制律的仿真验证
        4.2.3 基于神经网络的自适应滑模控制律的仿真验证
    4.3 基于障碍李雅普诺夫函数(BLF)的自适应姿态控制
        4.3.1 障碍李雅普诺夫函数基本理论
        4.3.2 控制律设计
        4.3.3 稳定性分析
        4.3.4 仿真验证
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3766583