基于非线性干扰观测器的航天器相对姿轨耦合控制

发布时间：2024-05-12 05:32

　　针对带挠性附件的服务航天器在近距离逼近失控目标航天器时的控制问题,考虑由于推进安装偏差导致的姿轨耦合,通过选用相对位置和相对姿态四元数作为状态向量,建立了服务航天器与失控目标航天器的相对位置和姿态动力学方程。考虑服务航天器的挠性附件影响,挠性振动可以视为位置和姿态控制系统微分有界的干扰。基于反馈线性化方法提出了非线性反馈控制律,设计了非线性干扰观测器,用于补偿可建模干扰,并基于所提非线性反馈控制律和非线性干扰观测器设计了复合控制器,其中非线性干扰观测器用于补偿挠性附件产生的干扰。数字仿真及半物理实物闭环验证表明,利用所设计的复合控制器能够有效补偿干扰,同时在对失控目标航天器跟踪时具有很好的鲁棒性。

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【部分图文】：

图1控制系统结构

xˉ˙=Aˉxˉ+Bˉdˉ?????????(14)2.3稳定性分析

图2位置干扰估计误差曲线

图2～图7为服务航天器对失控目标航天器跟踪的相对位置和相对姿态的仿真曲线。其中,图2为位置干扰估计误差曲线,图5为姿态干扰估计误差曲线。可以看出,所设计的非线性干扰观测器能够以较高精度估计出服务航天器所受位置干扰力和姿态干扰力矩。图3为带非线性干扰图3三轴位置跟踪误差曲线

图3三轴位置跟踪误差曲线

图2位置干扰估计误差曲线图4三轴位置跟踪误差曲线局部放大图

图4三轴位置跟踪误差曲线局部放大图

图3三轴位置跟踪误差曲线图5姿态干扰估计误差曲线

本文编号：3970933