零角动量欠驱动航天器逆最优稳定控制律设计 被引量：11

1

作者 宋道喆 耿云海 易涛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第6期729-736,共8页

研究轮控式零角动量欠驱动航天器姿态最优稳定控制问题。考虑到该类型航天器不存在定常光滑稳定控制律的特点,通过Lyapunov直接法和Backstepping方法设计了一种非线性不连续反馈控制律,同时得到控制Lyapunov函数(CLF),并由此得到逆最优... 研究轮控式零角动量欠驱动航天器姿态最优稳定控制问题。考虑到该类型航天器不存在定常光滑稳定控制律的特点,通过Lyapunov直接法和Backstepping方法设计了一种非线性不连续反馈控制律,同时得到控制Lyapunov函数(CLF),并由此得到逆最优稳定控制律。该控制律可以避开求解Hamilton-Jacobi方程,最小化某一代价函数,同时具有扇形稳定裕度,对输入不确定性具有一定的鲁棒性。数学仿真结果表明,所设计的非线性不连续反馈控制律能够使姿态渐近稳定至平衡点,并具有最优性,以及在转动惯量存在不确定性时,扇形稳定裕度使系统具有一定的鲁棒性。 展开更多

关键词 零角动量 欠驱动航天器 逆最优控制 姿态控制 扇形稳定裕度

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欠驱动三轴稳定卫星的消旋和进动控制技术 被引量：4

2

作者 王新民 张俊玲 +2 位作者 袁军 高益军 徐福祥 《空间控制技术与应用》 2014年第3期14-18,共5页

针对三轴稳定卫星从高速自旋异常状态恢复到正常姿态的欠驱动问题,提出一种欠驱动的消旋和进动控制方法.对推力器的选取原则、"整数倍自旋周期全喷气"方式和"对称点喷"方式的消旋策略、脉冲调制方式的进动控制策略... 针对三轴稳定卫星从高速自旋异常状态恢复到正常姿态的欠驱动问题,提出一种欠驱动的消旋和进动控制方法.对推力器的选取原则、"整数倍自旋周期全喷气"方式和"对称点喷"方式的消旋策略、脉冲调制方式的进动控制策略等进行介绍,给出实施步骤和工程处理办法.数学仿真和在轨验证结果表明了该方法有效、工程可操作性强.该方法不仅适用于星上自主控制,还适用于地面遥控控制. 展开更多

关键词 欠驱动 三轴稳定卫星 消旋 进动控制

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基于模态性能指标的三轴稳定姿态控制

3

作者 刘宜成 张涛 +1 位作者 宋靖雁 刘斌 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期1284-1289,共6页

主要研究非线性三轴稳定姿态控制器的设计,首先由航天器姿态运动的运动学方程和动力学方程建立其微分方程模型,以一组姿态误差微分方程表示的模态性能指标作为系统综合的目标,求解出一个包含干扰项的控制器。通过设计干扰观测器,得到一... 主要研究非线性三轴稳定姿态控制器的设计,首先由航天器姿态运动的运动学方程和动力学方程建立其微分方程模型,以一组姿态误差微分方程表示的模态性能指标作为系统综合的目标,求解出一个包含干扰项的控制器。通过设计干扰观测器,得到一个非线性PID控制器。理论分析和仿真实验表明,各通道的跟踪性能和抗扰性能可以分别进行调节,而且被调参数意义直观,参数调节容易,适于工程应用。 展开更多

关键词 非线性 三轴稳定 姿态控制 模态性能指标 干扰观测器

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三轴稳定卫星姿态控制周期的仿真研究 被引量：2

4

作者 见永刚 王治强 张斌 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2008年第3期716-718,共3页

针对三轴稳定卫星的姿态控制系统,在离散事件仿真器OMNeT++的基础上,建立了以陀螺、星敏感器为敏感器,以反作用飞轮为执行机构的三轴稳定卫星的闭环控制系统。对于卫星姿态控制系统中控制周期的选取作了初步的分析,最后采用双矢量定姿... 针对三轴稳定卫星的姿态控制系统,在离散事件仿真器OMNeT++的基础上,建立了以陀螺、星敏感器为敏感器,以反作用飞轮为执行机构的三轴稳定卫星的闭环控制系统。对于卫星姿态控制系统中控制周期的选取作了初步的分析,最后采用双矢量定姿算法和PID控制算法,设定多种控制周期,对该卫星在对地定向模式下的控制精度进行了仿真,仿真结果清楚的显示了控制周期对姿态控制精度的影响。 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 姿态控制 控制周期 离散事件 仿真

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基于超稳定理论的三轴台自适应控制研究 被引量：1

5

作者 李醇铼 梅晓榕 +2 位作者 郭忠来 崔杰 柏桂珍 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第z2期865-868,871,共5页

针对三轴转台电控伺服系统中的非线性、参数时变性、转台的快速性和大时变负载干扰,控制器用Popov超稳定性和正性理论进行设计,设计的信号综合并联自适应模型跟随控制器可解决系统在运行过程中参数发生变化对控制性能影响的问题。仿真... 针对三轴转台电控伺服系统中的非线性、参数时变性、转台的快速性和大时变负载干扰,控制器用Popov超稳定性和正性理论进行设计,设计的信号综合并联自适应模型跟随控制器可解决系统在运行过程中参数发生变化对控制性能影响的问题。仿真结果表明,该方法能有效抑制参数扰动及外力干扰,保证系统快速性要求,并具有很好的鲁棒性。 展开更多

关键词 三轴转台 Popov超稳定性理论 并联模型 自适应控制

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零动量轮卫星姿态控制系统研究 被引量：3

6

作者 李鹏奎 钱山 +1 位作者 郭才发 蔡洪 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期25-32,共8页

针对零动量轮卫星控制系统解耦和进动抑制问题,提出了一种新的进动抑制方案。分析了仅靠飞轮控制的零动量轮卫星系统的稳定性。将偏置动量轮卫星的进动和章动抑制原理引入零动量控制系统,并针对零动量轮卫星自身特性,对磁控制规律进行改... 针对零动量轮卫星控制系统解耦和进动抑制问题,提出了一种新的进动抑制方案。分析了仅靠飞轮控制的零动量轮卫星系统的稳定性。将偏置动量轮卫星的进动和章动抑制原理引入零动量控制系统,并针对零动量轮卫星自身特性,对磁控制规律进行改进,解决了不解耦情况下零动量轮卫星的进动抑制问题。仿真结果验证了所提方案的可行性和有效性。 展开更多

关键词 消除进动 飞轮解耦 姿态控制 零动量轮 三轴稳定卫星

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三轴车辆全轮转向最优控制 被引量：13

7

作者 王树凤 李华师 《汽车工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第8期667-672,682,共7页

为提高三轴车辆在正常行驶工况下的操纵稳定性,综合考虑车辆的低速和高速转向性能,提出了三轴车辆全轮转向最优控制策略。建立了三轴全轮转向车辆的线性2自由度模型,分别制定了车辆低速和高速时的控制目标并建立了相应的理想模型,应用... 为提高三轴车辆在正常行驶工况下的操纵稳定性,综合考虑车辆的低速和高速转向性能,提出了三轴车辆全轮转向最优控制策略。建立了三轴全轮转向车辆的线性2自由度模型,分别制定了车辆低速和高速时的控制目标并建立了相应的理想模型,应用线性二次型最优控制中的状态调节器理论,采用前馈加状态反馈跟踪理想模型的控制方法设计了全轮转向最优控制系统,最后利用MATLAB/Simulink建立了控制系统仿真模型,对控制系统在不同车速下的控制性能进行了仿真。结果表明,全轮转向最优控制方法低速时可使车辆具有所在车速下的最小转弯半径,高速时在改善车辆稳定性的同时不增加驾驶员的操作负担。 展开更多

关键词 三轴车辆 全轮转向 理想模型 最优控制 操纵稳定性

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三轴稳定航天器多领域统一建模与仿真平台 被引量：2

8

作者 徐文福 梁斌 李成 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期74-80,共7页

为反映航天器系统涉及的多学科交互作用下的控制特性,开发了包含机械、电气、控制、软件等的多领域统一建模与仿真平台.该平台包含姿控软件、飞轮系统(电机及其驱动器、轴承摩擦、飞轮机构等)、磁力矩器、姿态敏感器、姿态动力学、轨道... 为反映航天器系统涉及的多学科交互作用下的控制特性,开发了包含机械、电气、控制、软件等的多领域统一建模与仿真平台.该平台包含姿控软件、飞轮系统(电机及其驱动器、轴承摩擦、飞轮机构等)、磁力矩器、姿态敏感器、姿态动力学、轨道动力学、环境力矩等不同领域的模块,各模块由Modelica语言实现,有机集成一体.对两种典型的姿态控制模式——姿态建立及姿态机动的仿真表明,利用该仿真平台不但可分析整个系统的闭环控制性能,还可评估各领域部件对整体性能的影响.在航天器研制的各个阶段(方案、子系统、系统等)充分使用该平台,可实现多学科设计优化的目标. 展开更多

关键词 航天器 多领域建模 仿真 三轴稳定 姿态控制

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气动力矩和重力梯度矩实现微小卫星三轴姿态控制 被引量：5

9

作者 李太玉 张育林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2001年第4期64-70,共7页

提出运用低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和气动力矩 )实现微小卫星三轴姿态被动控制方案。重力梯度矩提供俯仰和滚转恢复力矩 ,气动力矩提供偏航和俯仰恢复力矩 ;通过姿态稳定性分析和姿控过程动态仿真 ,结果表明此卫星具有结构简... 提出运用低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和气动力矩 )实现微小卫星三轴姿态被动控制方案。重力梯度矩提供俯仰和滚转恢复力矩 ,气动力矩提供偏航和俯仰恢复力矩 ;通过姿态稳定性分析和姿控过程动态仿真 ,结果表明此卫星具有结构简单、姿态稳定精度高的优点。 展开更多

关键词 姿态控制 三轴稳定 重力梯度矩 气动力矩 微小卫星

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圆饼卫星三轴姿态控制

10

作者 李太玉 张育林 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第11期37-38,122,共3页

利用卫星低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和地磁力矩 )对卫星三轴姿态进行控制。卫星的形状为圆饼状 ,用以获得所需的重力梯度矩。卫星上的永久磁棒获取所需的地磁力矩。为了提高卫星的姿态精度 ,沿永久磁铁方向安装一反作用飞轮。... 利用卫星低轨道两个主要环境力矩 (重力梯度矩和地磁力矩 )对卫星三轴姿态进行控制。卫星的形状为圆饼状 ,用以获得所需的重力梯度矩。卫星上的永久磁棒获取所需的地磁力矩。为了提高卫星的姿态精度 ,沿永久磁铁方向安装一反作用飞轮。对卫星在圆轨道的姿态进行了分析 ,并给出仿真结果。从分析和仿真结果可以看出 ,此卫星具有结构简单、姿态稳定、精度高等优点。 展开更多

关键词 圆饼卫星 姿态控制 三轴稳定 地磁力矩 重力梯度矩

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三轴卫星向西轨道控制策略研究与应用 被引量：2

11

作者 邓红兵 李栋林 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期69-73,共5页

文中通过对某三轴卫星位保模式和正常模式下向西控制比较分析,提出了在正常模式下,利用偏置动量矩轮和推力器,完成东西位置保持任务的技术方案,从而解决了卫星控制过程中遇到的控制误差过大技术问题,得出了正常模式可以满足向西轨道控... 文中通过对某三轴卫星位保模式和正常模式下向西控制比较分析,提出了在正常模式下,利用偏置动量矩轮和推力器,完成东西位置保持任务的技术方案,从而解决了卫星控制过程中遇到的控制误差过大技术问题,得出了正常模式可以满足向西轨道控制的结论,使卫星运行更加安全可靠,提高了控制效率。 展开更多

关键词 三轴卫星 位保模式 常模式 向西轨道控制 应用 偏置动量矩轮 推力器

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微小卫星三轴稳定磁控算法工程应用 被引量：4

12

作者 袁勤 寇义民 +1 位作者 季艳波 李春 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期28-33,共6页

为降低微小卫星的成本和提高卫星可靠性,研究采用磁力矩器作为唯一执行机构对卫星进行三轴姿态稳定的问题。利用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制理论分别设计无限时间状态调节器和定常增益状态调节器,实现纯... 为降低微小卫星的成本和提高卫星可靠性,研究采用磁力矩器作为唯一执行机构对卫星进行三轴姿态稳定的问题。利用线性二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)最优控制理论分别设计无限时间状态调节器和定常增益状态调节器,实现纯磁控下的微小卫星对地三轴稳定控制。同时结合卫星实际工程应用,以在轨飞行的"开拓一号"卫星为研究对象,分析卫星惯量积、轨道倾角、剩磁干扰、气动干扰等因素对控制精度的影响。仿真结果表明LQR控制器具有稳定性和实用性,在小干扰情况下,控制精度较高。 展开更多

关键词 微小卫星 三轴姿态稳定 磁控 最优控制 控制精度

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机载LiDAR姿态角稳定装置的神经网络逆系统解耦控制研究

13

作者 李旭辉 李旭东 +3 位作者 王建军 程霄霄 聂栋栋 王光彬 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期104-109,116,共7页

机载激光雷达(LiDAR)工作过程中,机载平台姿态角波动会造成激光扫描点云的密度分布不均匀,导致后续数字表面模型重建时精度降低,因此设计了一种推转式姿态角稳定装置,可实现机载平台姿态角波动的实时补偿。设计的姿态角稳定装置具有非... 机载激光雷达(LiDAR)工作过程中,机载平台姿态角波动会造成激光扫描点云的密度分布不均匀,导致后续数字表面模型重建时精度降低,因此设计了一种推转式姿态角稳定装置,可实现机载平台姿态角波动的实时补偿。设计的姿态角稳定装置具有非线性和强耦合的运动控制特点,为消除其运动耦合关系、提高运动控制精度,基于神经网络逆系统解耦控制策略对姿态角稳定装置进行解耦处理,取得了满意的控制效果。首先,建立了姿态角稳定装置动力学系统的多变量神经网络逆系统模型;其次,采用PID闭环反馈控制器与神经网络逆系统前馈补偿器组合的前馈-反馈复合控制器,实现控制系统的实时解耦,改善动态控制性能;最后,进行了实验验证。结果表明,设计的神经网络逆系统解耦控制方法可有效提高姿态角稳定装置控制精度,并对误差干扰具有优良鲁棒性。 展开更多

关键词 机载激光雷达 姿态角稳定装置 三轴转台 解耦控制 神经网络逆系统

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平台稳定回路H_∞鲁棒控制设计 被引量：10

14

作者 魏宗康 徐强 +1 位作者 夏刚 杨雨 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2001年第3期1-8,共8页

平台是一个耦合系统 ,表现在转动惯量耦合和力矩耦合。在设计稳定回路时平台模型与实际物理模型有差别 ,因此要求所设计的控制器具有鲁棒稳定性。 H∞ 控制理论是目前解决鲁棒控制问题比较成功且比较完善的理论体系 ,本文利用 H∞ 控制... 平台是一个耦合系统 ,表现在转动惯量耦合和力矩耦合。在设计稳定回路时平台模型与实际物理模型有差别 ,因此要求所设计的控制器具有鲁棒稳定性。 H∞ 控制理论是目前解决鲁棒控制问题比较成功且比较完善的理论体系 ,本文利用 H∞ 控制理论 ,研究了平台稳定回路多输入多输出 ( MIMO)控制器的设计。最后通过计算机仿真 ,验证了控制器的正确性。 展开更多

关键词 平台稳定回路 动力学方程 H∞鲁棒控制 设计 耦合系统 平台模型 计算机仿真 三轴陀螺稳定平台 单变量系统 解耦

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基于内模控制的稳定系统设计与仿真 被引量：1

15

作者 李荧兴 贾彦斌 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第z2期58-60,共3页

三轴稳定跟踪系统由三轴稳定平台、稳定跟踪控制箱和视频跟踪器等部件组成,具有瞄准线独立稳定功能和对运动目标进行高精度视频跟踪的功能.由于其原理和结构的复杂性,系统建模和控制器设计较两轴系统复杂的多.针对稳定跟踪系统的稳定回... 三轴稳定跟踪系统由三轴稳定平台、稳定跟踪控制箱和视频跟踪器等部件组成,具有瞄准线独立稳定功能和对运动目标进行高精度视频跟踪的功能.由于其原理和结构的复杂性,系统建模和控制器设计较两轴系统复杂的多.针对稳定跟踪系统的稳定回路,介绍了先进的内模控制(IMC)算法,并给出在MATLAB/Simulink中仿真和在dSPACE系统中进行半实物仿真的结果.仿真试验证明采用内模控制的稳定回路满足所有的指标要求. 展开更多

关键词 三轴稳定跟踪 内模控制 MATLAB/SIMULINK dSPACE半实物仿真

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ASO-S卫星基于太阳导行镜的高精度高稳定度姿态控制系统 被引量：6

16

作者 陈炳龙 方禹鑫 +1 位作者 邓雷 杨文哲 《天文学报》 CSCD 北大核心 2020年第4期4-13,共10页

先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)卫星姿控分系统的主要任务是实现高精度、高稳定度对日指向控制.ASO-S卫星的科学载荷中,白光望远镜(White-light Solar Telescope,WST)前端配置了太阳导行镜(Guide Te... 先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)卫星姿控分系统的主要任务是实现高精度、高稳定度对日指向控制.ASO-S卫星的科学载荷中,白光望远镜(White-light Solar Telescope,WST)前端配置了太阳导行镜(Guide Telescope,GT)稳像系统,利用正交分布光电二极管组成的边缘探测器测量导行镜光轴与太阳中心的偏差角.提出了一种将GT测量值引入姿态控制闭环的控制方法:利用星敏陀螺定姿算法获得卫星-太阳方向姿态偏差,GT测量值确定非卫星-太阳方向姿态偏差;以4斜装反作用轮组为执行机构,进行三轴零动量稳定姿态控制.通过数学仿真验证,基于GT测量值的姿态控制器在非卫星-太阳方向的绝对指向精度优于2′′、相对姿态稳定度优于1′′/60 s,满足ASO-S卫星高精度高稳定度的对日指向要求. 展开更多

关键词 高精度高稳定度:对日指向 太阳导行镜:闭环控制 零动量:三轴稳定控制 星敏陀螺:姿态确定

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低空无人飞艇航测相机稳定平台控制方法

17

作者 杨应 刘凤珠 翟曦 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2019年第11期64-68,108,共6页

针对低空无人飞艇航空遥感系统平台姿态稳定问题,以及现有稳定平台用于无人飞艇航测系统存在的困难,提出了基于轻小型低精度GNSS/IMU系统和PID算法的三轴稳定平台控制方法。该系统结合双GPS轻小型组合GNSS/IMU系统,采用分离相机和GNSS/... 针对低空无人飞艇航空遥感系统平台姿态稳定问题,以及现有稳定平台用于无人飞艇航测系统存在的困难,提出了基于轻小型低精度GNSS/IMU系统和PID算法的三轴稳定平台控制方法。该系统结合双GPS轻小型组合GNSS/IMU系统,采用分离相机和GNSS/IMU系统控制方式,采用PID控制方法,利用STM32控制芯片电路实现稳定平台的控制,解决无人飞艇航测系统相机姿态稳定问题。最后通过飞行试验验证了该系统的稳定性。试验结果表明,该方法能够满足相机系统的俯仰和翻滚角度及航偏角度控制的要求,能够有效隔离无人飞艇姿态的不稳定对成像系统的影响,对于提高无人飞艇航测系统成图精度有重要意义。 展开更多

关键词 无人飞艇 三轴稳定平台 PID控制 低空航摄 组合宽角相机

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FPGA在小卫星姿态控制系统中的应用 被引量：3

18

作者 戴彦 申彦春 王金红 《电光与控制》 北大核心 2009年第7期76-79,共4页

为了提高卫星姿态控制的运行速度,减轻星载计算机的负担,提出了一种基于FPGA实现卫星姿态控制器的硬件算法。在Matlab/Simulink环境下建立卫星的运动学和动力学方程,给出了经典PID的模拟控制算法。在此基础上推导了数字PID控制算法,并... 为了提高卫星姿态控制的运行速度,减轻星载计算机的负担,提出了一种基于FPGA实现卫星姿态控制器的硬件算法。在Matlab/Simulink环境下建立卫星的运动学和动力学方程,给出了经典PID的模拟控制算法。在此基础上推导了数字PID控制算法,并采用状态机的设计方法实现该控制器的设计,应用VHDL硬件语言进行编程。最后,通过调用Matlab的Serial串口对象,将模拟的卫星动力学姿态与FPGA开发板交换控制信息。基于FPGA的PID控制器对整个系统进行控制,最后的仿真结果证明了该方案的可行性和准确性。 展开更多

关键词 三轴稳定卫星 姿态控制 PID控制器 FPGA

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“风云一号” B 卫星姿态控制系统 被引量：13

19

作者 徐福祥 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 1997年第3期1-8,共8页

“风云一号”气象卫星姿态控制系统采用了三轴稳定对地定向的主动控制方案。已发射了两颗（Ａ、Ｂ）卫星，其中Ｂ星是在Ａ星主控系统的基础上，增加了一个完整的备份系统，采取一系列冗余措施并设计全方位姿态重新捕获的故障对策。经飞... “风云一号”气象卫星姿态控制系统采用了三轴稳定对地定向的主动控制方案。已发射了两颗（Ａ、Ｂ）卫星，其中Ｂ星是在Ａ星主控系统的基础上，增加了一个完整的备份系统，采取一系列冗余措施并设计全方位姿态重新捕获的故障对策。经飞行试验及在轨故障应急处理证明，系统设计是完善和成功的，其中反作用飞轮控制、偏置动量控制、磁章动进动和飞轮卸载控制、全方位姿态重新捕获方案在中国是首次采用，均取得了较好的飞行效果，为长寿命卫星姿态控制系统的设计积累了宝贵经验。 展开更多

关键词 姿态控制 三轴稳定 气象卫星 控制系统

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动载体天线稳定系统 被引量：4

20

作者 赵来定 曹伟 《现代电子技术》 2006年第5期33-36,共4页

提出了在动载体天线稳定系统中,一种以电子罗盘和角速度陀螺为核心的三轴座架结构的低成本控制系统方案,给出了稳定系统的构成,论述了系统稳定补偿策略,特别提出了对电子罗盘这一关键器件的保精度处理措施。最后对系统抗位置、速度和加... 提出了在动载体天线稳定系统中,一种以电子罗盘和角速度陀螺为核心的三轴座架结构的低成本控制系统方案,给出了稳定系统的构成,论述了系统稳定补偿策略,特别提出了对电子罗盘这一关键器件的保精度处理措施。最后对系统抗位置、速度和加速度扰动的能力分别进行了仿真分析,仿真结果表明该稳定系统抗扰动能力强,跟踪误差能达到系统技术要求。 展开更多

关键词 动载体 天线稳定 三轴座架结构 控制系统 扰动

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