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过驱动航天器飞轮故障重构与姿态容错控制
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:宇航学报
  • 时间:2013.3.3
  • 页码:369-376
  • 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]哈尔滨工业大学控制科学与工程系,哈尔滨150001, [2]渤海大学工学院,锦州121001
  • 相关基金:国家自然科学基金(61004072,61174200); 教育部新世纪优秀人才计划(NCET-11-0801); 黑龙江省青年科学基金(QC2012C024)
  • 相关项目:航天器执行器故障的输出反馈容错控制研究
中文摘要:

针对四反作用飞轮配置的刚体航天器执行机构故障以及外部干扰等问题,提出一种姿态容错控制分配算法。该方法通过设计滑模观测器,实现在有限时间内对执行机构故障与外部干扰的精确重构;特别地,应用Lyapunov稳定性理论证明了所设计的控制器能够在有限时间内实现对闭环姿态的全局渐近稳定控制,且该控制策略可实现对反作用飞轮故障与外部干扰的鲁棒性。此外,采用计算量较小的基序最优控制分配方法快速实现了期望控制力矩到四反作用飞轮指令控制力矩分配。最后,针对某型号航天器以及各种反作用飞轮故障进行数值仿真,仿真结果表明所设计过驱动航天器飞轮故障重构与姿态容错控制方法能够在线、及时、精准地完成故障重构与控制分配。

英文摘要:

A novel attitude control scheme is proposed for a rigid spacecraft with four reaction wheels as actuators in the presence of actuator failure and external disturbances. More specially, a sliding mode observer is firstly designed to accurately reconstruct reaction wheel faults in finite time, and it is proved from the Lyapunov analysis that the satellite attitude and the angular rate are governed in finite time to be asymptotically stable, and the proposed control law can be utilized to deal with actuator faults and external disturbances. In addition, the base sequence optimal control allocation method is also applied to accomplish the distribution from desired control torque to the commanded control torque of four reaction wheels. Finally, a numerical ,~imulation example for a spacecraft attitude control system is included to illustrate effectiveness and feasibility of the proposed control scheme.

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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