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直连式三体绳系卫星姿态鲁棒最优跟踪控制
  • ISSN号:1000-6893
  • 期刊名称:航空学报
  • 时间:2012
  • 页码:679-687
  • 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]哈尔滨工业大学航天学院,黑龙江哈尔滨150001
  • 相关基金:国家自然科学基金(61174200);高等学校博士学科点专项科研基金(20102302110031)
  • 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:

针对存在参数不确定性以及外部有界干扰的直连式三体旋转绳系卫星系统姿态跟踪控制问题,提出了一种分布式鲁棒最优控制方法。该方法首先针对单体绳系卫星姿态模型,在不考虑参数不确定性和干扰的条件下,应用Ham-ilton-Jacobi—Bellman方程设计了最优控制器;接着,考虑到实际系统存在参数不确定性和干扰,采用自适应与鲁棒误差积分方法在线学习参数不确定性和有界干扰,与最优控制器结合设计了鲁棒最优控制器,使闭环系统满足了性能指标达到最小的要求,并应用Lyapunov稳定性定理证明了其闭环系统的渐近稳定性。进一步考虑到绳系卫星系统的运动同步性,将单体绳系卫星姿态控制器设计扩展至直连式三体绳系卫星姿态系统,设计了分布式鲁棒最优控制器。最后在MATLAB/Simulink平台上进行了仿真,验证了方法的可行性与有效性,表明其具有潜在的应用前景。

英文摘要:

An optimal robust decentralized attitude tracking control strategy is proposed for a three-inline spinning tethered satellite system with uncertainty in the dynamics. For a singletethered satellite, a Hamilton Jacobi Bellman optimization scheme is used along with an adaptive method combined with a robust integral of error method that can learn the dynamic uncertainty and bounded disturbances asymptotically. Specifically, a Lyapunov stability analysis is performed to show that the adaptive and robust integral of error term asymptotically identifies the unknown dynamics, yielding semiglobal asymptotic tracking. In addition, the system converges to a state space system that has a quadratic performance index which is optimized by an additional control element. By exploiting the geometric symmetries, the threeinline tethered satellites system is reduced into a system of simpler stable dynamics, and a decentralized attitude tracking controller is developed for it. Numerical simulation results validate the stability of the threeinline tethered satellite system by implementing a tracking control law derived from the reduced dynamics.

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期刊信息
  • 《航空学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国航空学会
  • 主编:孙晓峰
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  • 邮编:100083
  • 邮箱:hkxb@buaa.edu.cn
  • 电话:010-82317058 82318016
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6893
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1929/V
  • 邮发代号:82-148
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,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,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,美国应用力学评论,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:24676