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题名欠驱动航天器姿态机动时间-能量最优控制研究
被引量:1
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作者
石青鑫
戈新生
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机构
北京信息科技大学机电工程学院
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出处
《应用力学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期349-355,506,共8页
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基金
国家自然科学基金(11472058
11732005)
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文摘
针对由动量飞轮作为执行机构的欠驱动航天器,研究以飞轮角加速度作为控制输入的航天器大角度姿态机动问题。利用四元数描述欠驱动航天器的姿态运动学模型,分别以时间最优控制、时间-能量最优控制作为目标函数进行了基于Chebyshev-Gauss(CG)伪谱法的优化设计和讨论。采用Clenshaw-Curtis积分近似得到了性能指标函数中的积分项,应用重心拉格朗日插值逼近状态变量和控制变量,将连续最优控制问题进行离散,转变为一个非线性规划(NLP)的问题,NLP问题则可应用序列二次规划方法计算。两种目标函数优化的结果均使系统从初始姿态机动到终端姿态,终端角速度也都达到了预定值,对比发现时间-能量最优结果的能耗值比时间最优的能耗值小,但其机动耗时较长。
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关键词
Chebyshev-Gauss伪谱法
欠驱动航天器
姿态机动
时间最优
时间-能量最优控制
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Keywords
Chebyshev-Gauss pseudospectral method
underactuated spacecraft
attitude maneuver
time-optimal
time-energy optimal control
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分类号
V448.22
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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