挠性航天器预设性能自适应姿态跟踪控制 被引量：5

1

作者 张超 孙延超 +1 位作者 马广富 李传江 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1-7,共7页

为研究存在外界干扰及未建模动态的挠性航天器姿态跟踪问题,提出了一种基于预设性能方法的自适应姿态跟踪控制策略.预设性能方法利用性能函数和一种误差变换方式,将系统的跟踪误差限制在预先设定的约束范围内,以保证系统响应具有期望的... 为研究存在外界干扰及未建模动态的挠性航天器姿态跟踪问题,提出了一种基于预设性能方法的自适应姿态跟踪控制策略.预设性能方法利用性能函数和一种误差变换方式,将系统的跟踪误差限制在预先设定的约束范围内,以保证系统响应具有期望的超调、收敛速度以及稳态误差.采用径向基函数(RBF)神经网络来处理由干扰和附件挠性振荡产生的模型未知动态.考虑到存在未知的神经网络逼近误差,为减小控制参数选取的保守性,进一步对逼近误差的上界进行自适应估计.结合权值和逼近误差上界的自适应律,设计了预设性能自适应姿态跟踪控制器.仿真结果表明,使用本方法可以有效补偿干扰及挠性振动所产生的影响,同时使姿态控制系统获得快速平稳的动态过程和给定的稳态跟踪精度.与未采用预设性能的方法相比,所提出的方法在收敛速度、跟踪精度与振荡抑制效果等方面均具有较明显的优势,并且对控制器参数选取的依赖性更低. 展开更多

关键词 挠性航天器 姿态跟踪控制 预设性能 神经网络 自适应估计

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基于归一化神经网络的航天器自适应姿态跟踪控制 被引量：7

2

作者 黄喜元 王青 董朝阳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期2542-2549,共8页

针对以变速控制力矩陀螺(VSCMGs)为姿态控制执行机构的航天器在同时考虑惯性参数和执行机构不确定性情况下的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于归一化神经网络的自适应姿态跟踪控制方法。设计一个非线性反馈控制器作为航天器姿态控制的... 针对以变速控制力矩陀螺(VSCMGs)为姿态控制执行机构的航天器在同时考虑惯性参数和执行机构不确定性情况下的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于归一化神经网络的自适应姿态跟踪控制方法。设计一个非线性反馈控制器作为航天器姿态控制的基本控制器,利用归一化神经网络设计补偿控制器,用以在线估计和消除包含系统不确定参数的未知不确定函数的影响,避免了标准自适应控制方法需要进行大量不确定参数估计的缺陷。采用神经网络输入归一化技术,简化了闭环系统复杂的稳定性分析过程。理论分析证明了闭环系统的稳定性和姿态跟踪误差的收敛性。仿真结果表明,所提出的控制方法能满足航天器在惯性参数和执行机构不确定性及外干扰存在情况下的高精度姿态跟踪控制要求。 展开更多

关键词 自适应控制 输入归一化神经网络 姿态跟踪控制 变速控制力矩陀螺

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有扰情况下航天器全局稳定姿态跟踪控制 被引量：5

3

作者 王芳 战毅 张洪华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期470-474,共5页

许多空间飞行任务要求航天器姿态跟踪控制。由于航天器在跟踪过程中不可避免要受到各种干扰,因此有必要研究有扰情况下航天器的姿态跟踪问题。本文率先针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的姿态跟踪控制问题,采用退步法和内模原理设计了... 许多空间飞行任务要求航天器姿态跟踪控制。由于航天器在跟踪过程中不可避免要受到各种干扰,因此有必要研究有扰情况下航天器的姿态跟踪问题。本文率先针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的姿态跟踪控制问题,采用退步法和内模原理设计了基于误差四元数的姿态跟踪控制律,并结合Lyapunov直接法和Barbalat引理证明了系统的全局渐近稳定性。理论分析和数学仿真结果表明该控制律能使系统全局渐近稳定,能够有效消除常值干扰和正弦干扰的影响。 展开更多

关键词 航天器 姿态跟踪控制 干扰 全局稳定

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考虑太阳帆板指向的编队卫星相对姿态跟踪控制 被引量：5

4

作者 张治国 李俊峰 宝音贺西 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期202-207,共6页

编队飞行一种应用是受控卫星对目标卫星跟飞或者绕飞,有效载荷指向目标卫星以执行各种任务。研究了太阳帆板固定的卫星姿态控制,在保证有效载荷始终指向目标卫星的前提下,使得太阳帆板尽可能朝向太阳。给出了太阳帆板法线与太阳光夹角... 编队飞行一种应用是受控卫星对目标卫星跟飞或者绕飞,有效载荷指向目标卫星以执行各种任务。研究了太阳帆板固定的卫星姿态控制,在保证有效载荷始终指向目标卫星的前提下,使得太阳帆板尽可能朝向太阳。给出了太阳帆板法线与太阳光夹角最小的几何条件。采用四元数状态反馈的控制律实现了姿态跟踪,仿真结果检验了控制律有效性及太阳帆板朝向太阳的效果。 展开更多

关键词 卫星 编队飞行 姿态跟踪控制 太阳帆板指向

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大气阻力摄动下的绳系辅助离轨系统的相对姿态跟踪控制研究 被引量：5

5

作者 郑鹏飞 曹喜滨 张世杰 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第4期8-13,36,共7页

以绳系辅助离轨系统为背景,考虑到大气阻力摄动和子星——返回舱的非质点因素,返回舱与绳系辅助离轨系统的相对姿态将产生大幅周期性变化,这将影响或破坏系统的稳定性;同时三自由度下绳系系统的展开控制和绳系系统横向振动抑制控制也对... 以绳系辅助离轨系统为背景,考虑到大气阻力摄动和子星——返回舱的非质点因素,返回舱与绳系辅助离轨系统的相对姿态将产生大幅周期性变化,这将影响或破坏系统的稳定性;同时三自由度下绳系系统的展开控制和绳系系统横向振动抑制控制也对返回舱姿态的稳定性和精度提出了更高的要求。基于此,本文建立了大气阻力摄动下的绳系系统的展开动力学和返回舱姿态动力学模型;并在此基础上,设计了绳系辅助离轨系统的相对姿态跟踪控制策略。通过数学仿真来验证大气阻力摄动下该姿态跟踪控制算法的有效性,结果表明,该控制律能够有效控制绳系辅助离轨系统的相对姿态,满足展开控制的需要。 展开更多

关键词 绳系辅助离轨 大气阻力摄动 绳系系统的展开 相对姿态跟踪控制

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挠性卫星自适应姿态跟踪控制 被引量：3

6

作者 宗红 张洪华 徐福祥 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期25-30,共6页

具有较强变轨或姿态机动能力的卫星,在轨运行过程中其质量特性随着液体燃料的消耗而不断变化,卫星的惯量特性也随之变化,使卫星质量参数呈现不确知的特性。如何在惯量矩阵未知情况下实现挠性卫星的姿态跟踪控制是研究的重点。考虑目标... 具有较强变轨或姿态机动能力的卫星,在轨运行过程中其质量特性随着液体燃料的消耗而不断变化,卫星的惯量特性也随之变化,使卫星质量参数呈现不确知的特性。如何在惯量矩阵未知情况下实现挠性卫星的姿态跟踪控制是研究的重点。考虑目标姿态角速度可以时变的一般情形,设计了基于误差四元数的自适应姿态跟踪控制律,给出了稳定性证明。数学仿真结果表明该控制律能够在卫星转动惯量未知情况下,保证卫星本体姿态和跟踪目标姿态。 展开更多

关键词 挠性卫星 姿态跟踪控制 自适应控制 系统稳定性

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基于非线性观测器的非合作目标姿态跟踪控制 被引量：2

7

作者 刘智勇 何英姿 +1 位作者 蔡彪 程迎坤 《空间控制技术与应用》 2013年第5期19-23,28,共6页

非合作目标的姿态角速度、角加速度未知,给在轨服务航天器跟踪非合作目标姿态的控制器设计带来挑战.为解决这一问题,设计了一种非线性观测器,该观测器能够估计出非合作目标状态,然后构造了基于非线性观测器的姿态跟踪控制器,并证明了闭... 非合作目标的姿态角速度、角加速度未知,给在轨服务航天器跟踪非合作目标姿态的控制器设计带来挑战.为解决这一问题,设计了一种非线性观测器,该观测器能够估计出非合作目标状态,然后构造了基于非线性观测器的姿态跟踪控制器,并证明了闭环系统的一致渐近稳定性.仿真结果表明,设计的方法不仅能够实现非合作目标的状态估计,而且实现了对非合作目标姿态的跟踪. 展开更多

关键词 非合作目标 姿态跟踪控制 非线性观测器 闭环稳定性

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参数不确定挠性航天器的姿态跟踪控制 被引量：1

8

作者 白圣建 黄新生 《航天控制》 CSCD 北大核心 2010年第3期24-28,共5页

许多空间飞行任务需要挠性航天器的姿态跟踪控制。由于燃料消耗和柔性附件展开等原因,挠性航天器的惯量矩阵并非确定的常值矩阵,本文研究惯量矩阵未知时挠性航天器的姿态跟踪控制问题。基于惯量估计器设计了非线性反馈控制器,使航天器... 许多空间飞行任务需要挠性航天器的姿态跟踪控制。由于燃料消耗和柔性附件展开等原因,挠性航天器的惯量矩阵并非确定的常值矩阵,本文研究惯量矩阵未知时挠性航天器的姿态跟踪控制问题。基于惯量估计器设计了非线性反馈控制器,使航天器跟踪惯性空间的目标姿态角速度。通过构造Lyapunov函数并利用Barbalat引理证明了控制系统的全局渐进稳定性。最后进行了数值仿真以验证控制器的有效性。 展开更多

关键词 挠性航天器 姿态跟踪控制 参数不确定 Barbalat引理

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全局稳定的含积分项的姿态跟踪控制律 被引量：5

9

作者 战毅 张洪华 《控制工程（北京）》 2006年第1期9-16,24,共9页

本文采用退步控制方法设计出一种基于姿态误差四元数的含积分项的刚体姿态跟踪控制律。控制律中的积分项是为了消除姿态跟踪控制过程中恒值干扰力矩产生的恒值偏差。本文证明了在平衡点附近线性化后的系统的局部稳定性。又进一步采用巴... 本文采用退步控制方法设计出一种基于姿态误差四元数的含积分项的刚体姿态跟踪控制律。控制律中的积分项是为了消除姿态跟踪控制过程中恒值干扰力矩产生的恒值偏差。本文证明了在平衡点附近线性化后的系统的局部稳定性。又进一步采用巴巴拉特引理，证明了控制律的全局稳定性。最后，通过教学仿真验证了文中结论的正确性。 展开更多

关键词 姿态跟踪控制 积分项 全局稳定 巴巴拉特引理

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基于模型参考自适应滑模技术的姿态跟踪控制 被引量：1

10

作者 李黎 丛炳龙 +2 位作者 吕高见 刘向东 陈振 《上海航天》 2014年第4期1-5,共5页

在外部干扰和惯量阵不确定性上界未知条件下,对基于自适应滑模控制(ASMC)的刚体航天器的姿态跟踪控制进行了研究。由自适应机制对切换增益进行调节,使姿态控制器的设计无需切换增益的先验信息。为解决现ASMC对切换增益的过度适应问题,... 在外部干扰和惯量阵不确定性上界未知条件下,对基于自适应滑模控制(ASMC)的刚体航天器的姿态跟踪控制进行了研究。由自适应机制对切换增益进行调节,使姿态控制器的设计无需切换增益的先验信息。为解决现ASMC对切换增益的过度适应问题,将积分滑模控制的全局滑模扩展到模型参考控制策略中,在此框架内设计了姿态跟踪ASMC算法。仿真结果表明:该方法的设计较自适应积分滑模更灵活,并能有效减少切换增益。 展开更多

关键词 姿态跟踪控制 自适应滑模 过度适应 模型参考 积分滑模

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受扰挠性卫星全局稳定姿态跟踪控制 被引量：1

11

作者 张洪华 王芳 宗红 《控制工程（北京）》 2006年第4期1-10,共10页

挠性卫星的姿态跟踪控制要求同时考虑卫星本体姿态跟踪和挠性附件振动对姿态跟踪影响。本文针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的挠性卫星姿态跟踪控制问题，考虑目标姿态角速度可以时变的一般情形，设计了基于误差四元数的姿态跟踪控制... 挠性卫星的姿态跟踪控制要求同时考虑卫星本体姿态跟踪和挠性附件振动对姿态跟踪影响。本文针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的挠性卫星姿态跟踪控制问题，考虑目标姿态角速度可以时变的一般情形，设计了基于误差四元数的姿态跟踪控制律，并利用Barbalat引理证明了系统的全局稳定性。数学仿真结果表明该控制律能使闭环控制系统的姿态跟踪全局渐近稳定，从而有效消除常值干扰和正弦干扰，保证卫星本体跟踪精度。 展开更多

关键词 挠性卫星 姿态跟踪控制 内模原理 全局稳定

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有扰情况下全局稳定姿态跟踪控制

12

作者 王芳 战毅 张洪华 《控制工程（北京）》 2006年第3期24-29,共6页

许多空间飞行任务要求卫星姿态跟踪控制。由于卫星在跟踪过程中不可避免要受到各种干扰，因此有必要研究有扰情况下卫星的姿态跟踪问题。本文率先针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的姿态跟踪控制问题，采用退步法和内模原理设计了基于... 许多空间飞行任务要求卫星姿态跟踪控制。由于卫星在跟踪过程中不可避免要受到各种干扰，因此有必要研究有扰情况下卫星的姿态跟踪问题。本文率先针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的姿态跟踪控制问题，采用退步法和内模原理设计了基于误差四元数的姿态跟踪控制律，并结合Lyapunov直接法和Barbalat引理证明了系统的全局渐近稳定性。理论分析和数学仿真结果表明该控制律能使系统全局渐近稳定，能够有效消除常值干扰和正弦干扰。 展开更多

关键词 卫星 姿态跟踪控制 干扰 全局稳定

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基于无源性的挠性航天器姿态跟踪控制 被引量：3

13

作者 蔡建 王芳 张洪华 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1030-1035,共6页

许多空间飞行任务要求航天器姿态跟踪控制。在航天器运行过程中,测量部件故障时有发生,因此有必要研究部分测量信息未知的控制方法来提高控制系统的可靠性。针对无角速度信息的挠性航天器姿态跟踪控制问题,基于无源性设计了不依赖角速... 许多空间飞行任务要求航天器姿态跟踪控制。在航天器运行过程中,测量部件故障时有发生,因此有必要研究部分测量信息未知的控制方法来提高控制系统的可靠性。针对无角速度信息的挠性航天器姿态跟踪控制问题,基于无源性设计了不依赖角速度信息和模态坐标信息的姿态跟踪控制器,并结合Lyapunov直接法和Barbalat引理证明了闭环系统的全局渐近稳定性。数学仿真表明了该控制方法的有效性。 展开更多

关键词 挠性航天器 姿态跟踪控制 无源性 全局渐近稳定

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刚体航天器预设时间预设精度姿态跟踪控制

14

作者 王云腾 肖岩 +1 位作者 叶东 孙兆伟 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期18-24,共7页

为研究刚体航天器在上界已知的外部扰动力矩作用下的姿态跟踪控制问题,提出了一种可以指定跟踪精度的预设时间姿态跟踪控制策略。首先,设计了一种预设时间扰动观测器,此观测器可以在指定的时间以内实现对有界外部扰动的高精度在线估计,... 为研究刚体航天器在上界已知的外部扰动力矩作用下的姿态跟踪控制问题,提出了一种可以指定跟踪精度的预设时间姿态跟踪控制策略。首先,设计了一种预设时间扰动观测器,此观测器可以在指定的时间以内实现对有界外部扰动的高精度在线估计,利用其估计值可以对外部扰动力矩进行补偿。然后,在此扰动观测器的基础上,运用终端滑模控制方法,设计了一个(准)终端滑模面并构造了一个连续非奇异终端滑模姿态跟踪控制器。Lyapunov理论分析表明,本研究所提观测器、滑模面和控制器的收敛时间上界以及收敛完成以后姿态跟踪的误差上界均显式存在于观测器、滑模面和控制器的有关参数中,因而可以在控制器设计过程中很方便地对其进行调节,且不受初始条件的制约。最后,通过数值仿真验证了所提控制策略的性能。仿真结果表明,无论是收敛速度还是跟踪精度,预设值都是一个比较宽松的上界,实际性能有可能远远优于预设值,并且此算法对系统的建模不确定性也有比较好的鲁棒性。 展开更多

关键词 刚体航天器 姿态跟踪控制 预设时间控制 扰动观测器 终端滑模

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多重事件触发机制下四旋翼飞行器的姿态跟踪控制 被引量：5

15

作者 常璧麟 龙离军 +3 位作者 程杨 刘雪意 申子晗 王泽通 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期206-214,共9页

为减少四旋翼飞行器姿态跟踪控制中内部计算与通信资源的损耗,提出了基于反步法和多重事件触发机制下的四旋翼飞行器姿态跟踪控制。建立了四旋翼飞行器的动力学模型,并以滚转角系统为例,利用反步法设计连续控制器,实现了飞行器滚转角对... 为减少四旋翼飞行器姿态跟踪控制中内部计算与通信资源的损耗,提出了基于反步法和多重事件触发机制下的四旋翼飞行器姿态跟踪控制。建立了四旋翼飞行器的动力学模型,并以滚转角系统为例,利用反步法设计连续控制器,实现了飞行器滚转角对参考信号的跟踪控制;通过引入事件触发机制构造了事件触发控制器,基于Lyapunov稳定性理论证明了所设计的事件触发控制器可以使滚转角系统保持稳定,且避免了Zeno现象;同时,在不同的参数作用下,采用相同方法对四旋翼飞行器的其他3个系统分别设计了各自对应的事件触发机制和事件触发控制器;由此构建的4个事件触发机制共同构成了四旋翼飞行器的多重事件触发机制。仿真结果表明,在多重事件触发机制作用下,所提事件触发控制器在3 s内共触发150次即可达到与周期采样控制器连续采样3000次相同的跟踪效果。 展开更多

关键词 四旋翼飞行器 姿态跟踪控制 反步法 多重事件触发机制 事件触发控制器

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单侧大帆板卫星对日姿态轨迹优化及跟踪控制

16

作者 于铭晗 贾英宏 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期1-10,共10页

为了减小单侧大帆板卫星长时间对日巡航模式下气动力矩和引力梯度力矩所造成的三轴角动量积累,对该卫星进行对日姿态轨迹优化及跟踪控制研究.建立单侧大帆板卫星的动力学模型和运动学模型;利用高斯伪谱法得到使三轴角动量积累最小的期... 为了减小单侧大帆板卫星长时间对日巡航模式下气动力矩和引力梯度力矩所造成的三轴角动量积累,对该卫星进行对日姿态轨迹优化及跟踪控制研究.建立单侧大帆板卫星的动力学模型和运动学模型;利用高斯伪谱法得到使三轴角动量积累最小的期望姿态轨迹;为使卫星在惯量矩阵不确定和未知干扰力矩的影响下能够跟踪期望姿态轨迹,设计了自适应滑模控制律.该控制律利用自适应律对控制增益进行调节,无需事先确定系统不确定性的上界.仿真结果表明:所设计的控制律能够实现卫星的对日姿态跟踪;相比常用的对日基准坐标系,优化得到的姿态轨迹能够明显减少卫星三轴角动量的积累. 展开更多

关键词 单侧大帆板卫星 对日巡航 轨迹优化 角动量管理 姿态跟踪控制

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一种微型航天器姿态跟踪的四元数实现方法

17

作者 冯路明 路坤锋 刘晓东 《航天控制》 CSCD 北大核心 2023年第1期15-20,共6页

针对航天器姿态跟踪问题,建立了基于误差四元数的姿态控制系统二阶数学模型。基于现代控制理论,通过设计四元数状态反馈控制器对姿态控制系统的极点进行配置,实现航天器姿态的稳定跟踪。仿真结果表明,设计的状态反馈控制器能够实现微型... 针对航天器姿态跟踪问题,建立了基于误差四元数的姿态控制系统二阶数学模型。基于现代控制理论,通过设计四元数状态反馈控制器对姿态控制系统的极点进行配置,实现航天器姿态的稳定跟踪。仿真结果表明,设计的状态反馈控制器能够实现微型航天器的高精度姿态跟踪控制。 展开更多

关键词 微型航天器 误差四元数 姿态跟踪控制

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不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪

18

作者 姜建芳 向峥嵘 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第6期591-595,共5页

研究了一类具有参数不确定性和外界干扰的仿射非线性系统鲁棒输出跟踪控制问题。首先利用微分几何理论中的输入输出反馈线性化技术将不确定非线性系统通过一非线性状态变换化为线性化规范形 ,然后利用变结构控制的思想提出了一种基于标... 研究了一类具有参数不确定性和外界干扰的仿射非线性系统鲁棒输出跟踪控制问题。首先利用微分几何理论中的输入输出反馈线性化技术将不确定非线性系统通过一非线性状态变换化为线性化规范形 ,然后利用变结构控制的思想提出了一种基于标称系统和不确定性范数界的鲁棒输出跟踪控制器设计方案 ,并用李雅普诺夫稳定性理论证明了利用本文设计的跟踪控制器可保证闭环系统是有界稳定的 ,且稳态输出跟踪误差为零。由于所设计的跟踪控制律连续 ,克服了常规变结构控制方案可能引起的高频抖振现象。将本文结论应用于一空间飞行器的姿态跟踪控制问题 。 展开更多

关键词 非线性系统 输出跟踪 鲁棒性 线性化 不确定性参数 飞行器 姿态跟踪控制

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有约束重复使用运载器障碍变换预设时间控制 被引量：1

19

作者 徐世昊 王伟 +2 位作者 张峪浩 浦甲伦 关英姿 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期1555-1563,共9页

针对姿态角受约束的重复使用运载器(RLV)再入段姿态跟踪控制问题,提出了一种基于障碍变换的预设时间控制方法。首先建立了面向控制系统设计的RLV动力学模型,设计障碍函数对动力学模型中受约束的状态量进行变换,得到等价无约束变量及控... 针对姿态角受约束的重复使用运载器(RLV)再入段姿态跟踪控制问题,提出了一种基于障碍变换的预设时间控制方法。首先建立了面向控制系统设计的RLV动力学模型,设计障碍函数对动力学模型中受约束的状态量进行变换,得到等价无约束变量及控制模型;然后针对变换后控制模型,基于反步法思想设计了预设时间控制律,采用指令滤波器避免微分膨胀问题,并引入RBF网络对再入过程中RLV所受不确定扰动进行了补偿。Lyapunov方法证明了姿态跟踪误差可在预设时间内收敛至原点附近邻域,且姿态角满足时变约束。数值仿真验证了所提方法可保证姿态角满足约束,实现姿态跟踪误差预设时间收敛,且具有更佳的跟踪控制性能。 展开更多

关键词 重复使用运载器(RLV) 姿态跟踪控制 姿态约束 障碍变换 预设时间控制

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《宇航学报》第29卷(2008年)总目录

20

《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期2078-2100,共23页

关键词 空间飞行器 航天器 航天器姿态控制 椭圆参考轨道 崔祜涛 姿态确定 月球软着陆 高超声速进气道 姿态跟踪控制 火箭发动机燃烧室 编队卫星 编队飞行 目录 检索工具

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