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考虑状态约束的二体旋转库仑卫星系统重构控制
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V448.2[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金(61304005)
中文摘要:

研究考虑控制输入饱和与状态约束的深空旋转二体库仑卫星构型控制问题,只采用卫星之间的库仑力作为控制力,提出一种基于反步法的非线性控制方法。首先推导了二体库仑卫星在地—月系平动点附近的相对运动方程,利用旋转二体库仑卫星的特性,对方程进行了简化。为了完成禁止相对运动区域的回避,设计了新的状态限制辅助函数,结合抗饱和方法与反步法得到了二体库仑卫星的构型控制器。接着证明了由于状态限制辅助函数的加入,所设计的控制器可以保证卫星相对运动不超出限制范围。进一步应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的一致最终有界性。最后在Matlab/Simulink平台上进行了仿真校验,结果表明了方法的有效性。

英文摘要:

The problem of the virtual structure control under control input saturation and state constraints for a spinning two-body Coulomb satellite system in the deep space is investigated, and a nonlinear controller based on backstepping method is proposed. Only Coulomb forces are utilized to control the configuration of the two-satellite formation flying in the vicinity of earth-moon libration point. After deriving the relative motion equation, an auxiliary function used for state constraints is developed. Combining with the anti-windup technique and backstepping philosophy, the reconfiguration of the Coulomb satellite system can be achieved even if the system contains constraints in both state and control. The auxiliary function part of the control law guarantees the system states in the limited region. Within the Lyapunov framework, the uniformly ultimate boundedness of the system states is guaranteed. Numerical simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed control strategy.

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期刊信息
  • 《宇航学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国宇航学会
  • 主编:杜善义
  • 地址:北京市海淀区阜成路8号主楼306
  • 邮编:100048
  • 邮箱:yhxb@vip.163.com
  • 电话:010-68768614 68767316
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-1328
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2053/V
  • 邮发代号:2-167
  • 获奖情况:
  • 2006、2011年百种中国杰出学术期刊,2007年中国科协精品科技期刊工程,2006-2008年中国科技期刊优秀学术论文奖,2011年《中国精品科技期刊》称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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:17670