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卫星大角度姿态机动控制的SOS设计
  • ISSN号:1000-758X
  • 期刊名称:《中国空间科学技术》
  • 时间:0
  • 分类:V448.22[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]哈尔滨工业大学,哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金委创新研究群体科学基金(61021002),国家自然科学基金(60674102,60374027),国家自然科学基金重点项目(61034001)资助项目
中文摘要:

由于卫星各轴角速度之间是相互耦合的,故当姿态作大角度机动时需要考虑其非线性的动力学特性.此外,表示姿态的运动学微分方程也是非线性的.针对这类非线性系统的控制设计,文章提出了一种采用平方和(SOS)的综合方法.虽然SOS法是一种数值计算的方法,但文中表明设计结果却具有清晰的物理意义.所得的控制律可以视为是非线性版本的PD控制.由于修正Rodrigues参数(MRP)本身特性的关系,控制输入会出现峰值,因而文章提出了一种饱和设计.根据此类姿态系统的无源性本质,可以证明饱和下系统的响应是收敛的.同时,提出了一种利用对角优势的设计思路来减少SOS法的数值误差.SOS法可以求解不容易解析求解的非线性问题,具有广阔的应用前景.

英文摘要:

Because of the coupling effect between the angular velocities of each axis, the nonlinear dynamics of the satellite must be considered for the control of large attitude maneuvers. Besides, the kinematics differential equation of the attitude representation is also nonlinear. The sum-of-squares (SOS) approach was proposed as a synthesis method for the nonlinear control system design. It is shown that the final result of the SOS design has clear physical meanings, though it is a numerical method. In fact, the resulting control law can be viewed as a nonlinear version of the PD control. To avoid the peak value of the control input caused by the intrinsic properties of the MRPs, a saturation design was proposed. The convergence of the time response under saturation can be proved by the passivity nature of the system. A diagonal dominance procedure was also proposed to reduce the numerical errors of the SOS approach. The proposed SOS method can be used to solve analytically unsolvable nonlinear problems and would have a wide area of applications in the near future.

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期刊信息
  • 《中国空间科学技术》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国航天科技集团公司
  • 主办单位:中国空间技术研究院
  • 主编:侯深渊
  • 地址:北京市海淀区知春路82号北京空间科技信息研究所
  • 邮编:100086
  • 邮箱:zgkj1981@163.com
  • 电话:010-68745321 62542333
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-758X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1859/V
  • 邮发代号:82-595
  • 获奖情况:
  • 1991年获首届国防科技期刊三等奖,1997年获第二届期刊评比二等奖,2001年入选“中国期刊方阵”并进入“双百”期刊,2008年被评为中国精品科技期刊,2010年获优秀国防科技情报期刊成果三等奖,被EI检索正式收录
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,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:4318