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面向非沿迹成像的姿态跟踪扩展观测器滑模控制
  • ISSN号:1000-1328
  • 期刊名称:《宇航学报》
  • 时间:0
  • 分类:V448.22[航空宇航科学与技术—飞行器设计]
  • 作者机构:[1]哈尔滨工业大学卫星技术研究所,哈尔滨150001, [2]北京控制工程研究所,北京100190
  • 相关基金:中央高校基本科研业务费专项(HIT.NSRIF.2015033); 微小型航天器技术国防重点学科实验室开放基金(HIT.KLOF.MST.201501); 中国博士后科学基金(2015M81455); 2015年黑龙江省博士后资助经费(LBH-Z15085)
中文摘要:

针对地面兴趣点不沿星下点轨迹的动态非沿轨迹成像问题,设计一种结合扩展状态观测器的非奇异快速终端滑模控制器。首先根据非沿轨迹成像模型的需求推导卫星姿态参考轨迹。其次,根据由误差四元数描述的跟踪误差运动模型设计了非奇异快速终端滑模控制律。考虑到干扰抑制,引入了扩展状态观测器来观测系统的总扰动,从而降低滑模控制律中的切换增益,削弱系统抖振。然后再用模糊自适应系统对切换项进行在线逼近,柔化控制信号,进一步减振。最后,对具有干扰和参数不确定的姿态控制系统进行了数值仿真,结果表明该方法收敛速度快,控制精度高。

英文摘要:

A nonsingular and fast terminal sliding mode controller based on the extended state observer is designed for the nonparallel-ground-track imaging mode,whose ground targets and ground track are not parallel. First,the specific method of attitude adjustment for nonparallel-ground-track imaging satellite is studied to get the desired attitude trajectory.According to the tracking error dynamics and kinematics described by unit quaternion error,a nonsingular and fast terminal sliding mode controller is derived. Considering the disturbance rejection,an extended state observer is introduced to estimate the general disturbance which efficiently weaken the chattering inherent in sliding mode structure by reducing the switching gain. Furthermore,an adaptive fuzzy system is applied to approximate the switching term in the control law online to soften the control signal so as to effectively suppress the chattering. Finally,numerical simulations on the attitude tracking control for spacecraft in the presence of environmental disturbance and parameters uncertainties are performed,whose results show the designed control scheme can meet the requirements of control precision for the smart imaging with fast convergence speed and high control accuracy.

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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