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带变速控制力矩陀螺的航天器自适应姿态控制
  • ISSN号:1000-758X
  • 期刊名称:中国空间科学技术
  • 时间:0
  • 页码:9-16
  • 分类:V448[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]北京航空航天大学宇航学院,北京100191
  • 相关基金:国家自然科学基金(10902003)资助项目
  • 相关项目:欠驱动航天器的姿态动力学与控制问题研究
中文摘要:

航天器高精度姿态控制容易受到参数误差的影响,自适应控制能够合理地估计参数,使基于模型的控制器设计易于实现。自适应参数分为主星体惯量、变速控制力矩陀螺框架转子惯量及动摩擦系数3组,按参数分组对带变速控制力矩陀螺的航天器详细动力学模型进行变换,采用Lyapunov方法设计出姿态控制器、变速控制力矩陀螺群操纵律及参数自适应更新律,操纵律中引入加权矩阵以缓解陀螺奇异问题。理论分析和数值仿真表明闭环姿态控制系统全局一致最终有界稳定,参数自适应更新能有效减小角速度跟踪误差,使姿态四元数误差收敛更快。参数估计虽然不能准确收敛到其真值上,但均在可接受的范围内。

英文摘要:

Spacecraft precise attitude control is easily affected by system parameter errors. Adaptive control can estimate parameters reasonably and make the model-based controller design more easily. Adaptive parameters are sorted into three groups including spacecraft main body inertia, VSCMGs gimbal and rotor inertia, and their dynamic friction coefficients. The detailed spacecraft attitude dynamics model considering VSCMGs gimbal and rotor friction was transformed according to the parameter groups. The attitude controller, VSCMGs steering law and parameters adaptive updating law were developed by Lyapunov method. Weight matrix was imported into the steering law to relief the gyroscopes singularity problem. Theory analysis and numerical simulation prove that the closed-loop control system is global uniformly and ultimately bounded stable. Parameters adaptive updating can effectively reduce angular velocity tracking errors and make attitude quaternion errors converging faster. Parameter estimates can not accurately converge to their real values, but they are all within acceptable scopes.

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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