一类挠性多体航天器快速大角度机动的动力学与控制

本文研究一类挠性多体航天器快速大角度机动的动力学与控制问题。考虑构形为“刚性主体＋挠性梁＋刚性端质量”的航天器，并假定它在一平面内作大角度旋转运动，本文利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了系统的非线性无穷维动力学模型，在只可测量刚性主体旋转角及其速率的情况下，设计了一种线性反馈控制方案，并证明了相应的闭环系统的渐近稳定性。     

基于模糊树逆方法的高超飞行器变质心控制

本文针对高超飞行器变质心姿态动力学模型所具有的高度非线性、多变量、强耦合特性,通过合理的简化,得到了一个耦合的非线性动力学系统;根据简化模型的特点,将该模型分为俯仰偏航通道模型和滚动通道模型,通道间耦合视为扰动.应用模糊树模型逼近俯仰偏航通道的逆模型,实现了俯仰偏航通道解耦线性化,对各线性子系统设计闭环控制器,实现了飞行器俯仰偏航通道姿态角的跟踪;应用预测变结构方法保证了滚动通道的快速稳定并且无抖振现象.最后,将该方法应用于高超飞行器姿态系统控制的仿真研究,表明了本文方法的有效性和可行性.     

微小型无人直升机建模与姿态控制

建立了微小型无人直升机数学模型,并采用误差预报法进行参数辨识,获得了较高精度的数学模型。应用H_∞回路成形鲁棒控制方法设计了微小型无人直升机姿态控制器,并进行了频域分析,开环控制系统的成型效果良好。在模型浮动20%条件下进行仿真,结果表明控制系统具有较强的鲁棒性。飞行试验获得了良好的控制效果,验证了建模与控制器设计方法的可行性和有效性。     

带有干扰观测器的凝视航天器姿态变结构控制

研究了实现对地凝视观测时的航天器姿态控制问题.首先介绍了对地凝视模式及其成像优点,继而推导出实现对地凝视的期望姿态四元数和期望角速度,在此基础上得到姿态相对动力学和运动学方程;考虑到提高凝视成像精度、延长成像时间的要求,设计了一种变结构控制律,并采用干扰观测器的方法来抑制变结构控制的固有振颤,提高控制效果,并对这种方法和传统控制方法进行了比较.仿真结果表明,在实现对地凝视的姿态控制过程中,设计的控制器响应速度更快,具有更好的鲁棒性,并减弱了变结构控制的振颤问题.     

Guaranteed transient performance based control with input saturation for near space vehicles

This paper describes the design of guaranteed transient performance based attitude control for the near space vehicle(NSV)with control input saturation using the backstepping method.To improve the robust controllability of the NSV,the parameter adaptive method is used to tackle the integrated effect of unknown time-varying disturbance and control input saturation.Based on the backstepping technique and parameter estimated outputs,a robust attitude control scheme is proposed for the NSV with input saturation.A novel robust attitude control scheme is then proposed based on a prescribed performance bound(PPB)which characterizes the convergence rate and maximum overshoot of the attitude tracking error.The closed-loop system stability under both the developed robust attitude control schemes is proved using Lyapunov’s method and uniformly asymptotical convergence of all closed-loop signals is guaranteed.Finally,simulation results are given to show the effectiveness of both the proposed robust constrained attitude control schemes.     

火箭式弹射座椅空中姿态控制技术分析

针对火箭式弹射座椅救生性能问题,对人椅在空中的的姿态控制理论方法进行了分析,明确了研究人椅在空中的姿态控制所需要建立的坐标系统以及各坐标系统的转换关系,以我国某型弹射座椅在空中的稳定姿态控制为例,基于弹射座椅运动基本理论,对弹射座椅的运动轨迹进行了解算,对座椅救生性能进行分析,提出了座椅姿态控制的相关策略。     

水上无人机自主着水控制系统设计

针对水上无人机在高海况下的着水问题,本文在分析了不同着水阶段特性的基础上,提出了一种自主着水控制系统设计方案.该方案将整个系统分为速度控制子系统和姿态控制子系统.速度控制子系统包含速度动态逆控制器和油门切换模块,姿态控制子系统包含海浪滤波器俯仰角反步控制器、高度PID控制器、俯仰角切换模块和T-S模糊推理模块.其中,海浪滤波器能有效滤除受扰姿态角中的海浪高频扰动,避免了着水之后舵面的频繁抖动;俯仰角反步控制器采用指令滤波的反步法设计,有效缓解了高海况下的舵面饱和问题.最后,在不同海况条件下进行了仿真.仿真结果表明所设计的控制系统具有良好的控制性能.