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基于反步法与动态控制分配的航天器姿态机动控制
  • ISSN号:1000-8152
  • 期刊名称:控制理论与应用
  • 时间:2012
  • 页码:1419-1425
  • 分类:V448.2[航空宇航科学与技术—飞行器设计;航空宇航科学技术]
  • 作者机构:[1]中国民航大学航空自动化学院,天津300300, [2]哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001, [3]滨州职业学院,山东滨州256603
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61004072,61174200);高校博士点专项科研基金资助项目(20102302110031);2011年度教育部新世纪优秀人才计划资助项目.
  • 相关项目:网络Euler-Lagrange系统的分布式协调控制问题研究
中文摘要:

针对存在未知转动惯量与外部干扰的航天器姿态机动控制问题,提出了一类基于反步法的鲁棒自适应控制器,并利用Lyapunov方法分析了系统的稳定性;考虑到作为执行机构的反作用飞轮存在冗余性,进一步提出了一种基于约束最优二次规划的动态控制分配算法来实现指令到期望飞轮的指令分配,克服传统伪逆法难以考虑飞轮动态特性、最大力矩等物理约束,并能有效的抑制姿态敏感器的测量噪声和测量异常值,实现控制力矩的平稳性.最后,将本文提出的控制方案应用于某型轮控刚体航天器的姿态机动任务中,仿真结果验证了本文提出方法的可行性、有效性.

英文摘要:

We develop a robust adaptive controller based on the backstepping method for the attitude maneuver of the spacecraft with unknown rotational inertia and unknown external disturbances. The stability of the closed-loop system is validated by using Lyapunov analysis. In considering the redundancy of the actuators-the reaction fly-wheels, we pro- pose a dynamic allocation algorithm based on the constrained optimal quadratic programming for distributing the control command to the proper fly-wheel. This eliminates the physical restrictions on the fly-wheel characteristics and the limita- tion of the maximal torque, which are required in the conventional pseudo-inverse method. In addition, it also effectively suppresses the measurement noises and rejects the abnormal data from attitude sensors, improving the smoothness of the control torque. The proposed scheme has been applied to control the attitude maneuver of a wheel-control rigid spacecraft. Simulation results validate the efficacy of the proposed method.

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期刊信息
  • 《控制理论与应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:胡跃明
  • 地址:广州五山路华南理工大学3号楼516室
  • 邮编:510640
  • 邮箱:aukzllyy@scut.edu.cn
  • 电话:020-87111464
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-8152
  • 国内统一刊号:ISSN:44-1240/TP
  • 邮发代号:46-11
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21084