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题名充液挠性航天器时变滑模控制及振动抑制
被引量：2
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作者
时浩翔
宋晓娟
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机构
内蒙古工业大学机械工程学院
内蒙古自治区特种服役智能机器人重点实验室
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出处
《动力学与控制学报》
2024年第7期19-28,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11962020,12362004,12172182,12132002)
内蒙古自治区高等学校创新团队发展计划支持(NMGIRT2213)
+2 种基金
内蒙古自治区高等学校青年科技人才项目(NJYT23029,NJYT23067)
内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(JY20220086,JY20220046)
内蒙古青年创新基金(2023JQ14)。
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文摘
针对存在外界未知干扰、参数不确定问题的刚-液-柔多体耦合航天器姿态控制进行了研究.将液体燃料的晃动等效为球摆模型,挠性附件假设为欧拉-伯努利梁,建立了多体耦合航天器动力学方程.首先,设计了积分滑模干扰观测器,使其能够在有限的时间范围内对控制系统的集总扰动实现准确估计;其次,以此干扰观测器为基础,设计了一种时变滑模控制方法,该控制运用双曲正切函数;最后,结合光滑整形技术,设计出零振动指令光滑器,从而抑制液体晃动和挠性附件振动.数值仿真结果表明:本文所设计的控制方案具有可行性和有效性,多模态充液挠性航天器在姿态机动过程中所引起的残余振动可以得到有效抑制.
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关键词
刚-液-柔耦合航天器
姿态机动
干扰观测器
时变滑模控制
命令光滑器
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Keywords
rigid-liquid-flexible coupling spacecraft
attitude maneuver
disturbance observer
time-varying sliding mode control
command smooth
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分类号
V448
[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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题名测量不确定的充液航天器自适应鲁棒容错控制
被引量：5
- 2
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作者
宋晓娟
王宏伟
岳宝增
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机构
内蒙古工业大学机械工程学院
内蒙古自治区特种服役智能机器人重点实验室
西北工业大学航天学院
北京理工大学宇航学院
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出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期638-648,共11页
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基金
国家自然科学基金(11962020,11862020,12172182,12132002)
内蒙古自然基金(2019MS05065)。
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文摘
针对三轴稳定充液航天器控制系统中同时存在外部未知干扰,参数不确定,测量不确定和执行器部分失效故障的鲁棒容错姿态机动控制问题进行研究。首先将部分充液贮箱内的晃动液体燃料等效为粘性球摆模型,采用动量矩守恒定律推导出航天器的刚-液耦合动力学方程。然后将变结构控制策略结合范数自适应估计算法设计了自适应鲁棒容错控制器,其中设计的范数自适应控制算法用于有效估计由测量不确定产生的集总扰动的未知上界;自适应估计算法则用于有效估计贮箱内的液体晃动位移变量。提出的控制策略不依赖精确的故障信息,并且在故障信息值不确定的情况下可以实现期望的姿态机动任务。基于Lyapunov稳定性分析方法证明了容错闭环系统状态变量的一致最终有界性。采用数值方法验证了所提控制方法的有效性和鲁棒性。
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关键词
充液航天器
姿态机动
测量不确定
自适应控制
容错控制
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Keywords
Liquid-filled spacecraft
Attitude maneuver
Measurement uncertainty
Adaptive control
Fault-tolerant control
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分类号
V19
[航空宇航科学与技术—人机与环境工程]
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题名基于流固耦合的非满载液罐车制动性能分析
- 3
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作者
宋晓娟
李灿鹏
任月颖
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机构
内蒙古工业大学机械工程学院
内蒙古自治区特种服役智能机器人重点实验室
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出处
《动力学与控制学报》
2023年第9期83-90,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11962020,12362004,12172182,12132002)
内蒙古青年科技英才项目(NJYT23067,NJYT23029)。
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文摘
为研究非满载充液罐车紧急制动过程中液体晃动剧烈程度,采用有限单元法对液罐车减速过程中液体晃动进行模拟.分析了相同充液比下全防波板的数量差异、相同表面积的部分防波板安装位置对液体冲击力的影响,同时,将液体压力作为负载加载到防波板上研究防波板应力变化.仿真结果得出:纵向布置的全防波板随数量的增加,可以明显降低减速过程中液体对前封头的冲击力;与相同表面积的下端防波板相比,上端防波板对降低冲击力的影响较小;将液体晃动得到的压力作为防波板载荷输入,应力最大值出现在第二块防波板处.
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关键词
流固耦合
液体晃动力
VOF
液罐车
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Keywords
fluid-structure interaction
liquid shaking power
VOF
tank truck
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分类号
TH22
[机械工程—机械制造及自动化]
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题名充液挠性航天器姿态机动终端滑模控制
- 4
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作者
吴涛涛
宋晓娟
吕书锋
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机构
内蒙古工业大学机械工程学院
内蒙古自治区特种服役智能机器人重点实验室
内蒙古工业大学理学院
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出处
《空间科学学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第4期758-767,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(11962020,11862020,12172182,12132002)
内蒙古自治区高等学校青年科技人才项目(NJYT23029,NJYT23067)
+2 种基金
内蒙古自治区高等学校创新团队发展计划支持项目(NMGIRT2213)
内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(JY20220046)
天津市自然科学基金重点项目(19JCZDJC32300)共同资助。
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文摘
对存在未知外界干扰、参数不确定问题的刚–液–柔多体耦合航天器姿态控制进行了研究。将液体燃料的晃动等效为球摆模型,挠性附件假设为欧拉–伯努利梁,运用拉格朗日方法建立航天器的动力学方程。将外界干扰、航天器转动惯量的参数不确定性以及液体晃动和挠性附件振动带来的耦合干扰归结为集总干扰,设计干扰观测器对其进行补偿;在干扰观测器的基础上,设计一种模糊滑模控制律。在原有的终端滑模控制基础上采用模糊控制对切换增益进行改进,达到抑制系统抖动的目的。数值仿真结果表明:所设计的模糊终端滑模控制律不仅能够实现充液挠性航天器的姿态机动,而且能够有效抑制液体晃动和挠性附件的振动,具有更好的控制性能。
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关键词
刚–液–柔耦合航天器
姿态机动
干扰观测器
终端滑模控制
模糊控制
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Keywords
Rigid-liquid-flexible coupling spacecraft
Attitude maneuver
Disturbance observer
Terminal sliding mode control
Fuzzy control
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分类号
V435
[航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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