挠性航天器大角度机动的全系数自适应控制

本文研究全系数逢适应控制方法在挠性航天器大角度机动控制中的应用。针对中心刚体带挠性板的航天器，设计了包括黄金分割控制、逻辑微分控制和逻辑积分控制的全系数自适应控制方案，并进挠性结构卫星单轴气浮台全物理仿地具实验。     

基于特征模型的挠性结构自适应振动控制

航天器是一种由中心刚体和挠性附件组成的刚柔耦合复杂系统，由于系统调姿或外部扰动作用时将引起振动，尤其是在平衡位置的小幅度振动对姿态稳定度和指向控制精度严重影响，并且难以控制．为了解决该问题，采用基于特征模型的黄金分割自适应控制方法，并引入逻辑微分阻尼项进行振动主动控制．建立了刚柔耦合结构实验平台，进行了包括位置设定点及转动振动主动控制的算法实验比较，结果表明，采用的基于特征模型的方法得到了比较理想的振动抑制效果，尤其是对低频小幅值振动的抑制，在相同条件下，与传统控制方法相比，大大减少了振动抑制的时间．实验研究表明采用的算法快速抑制振动的有效性．     

挠性航天器大角度机动的模糊跟踪控制

本文研究一类挠性航天器平面大角度旋转机动的控制问题，考虑构形为中心刚体带挠性梁的航天器，基于系统的非线性无穷维模型，只利用对中心刚体旋转角和角速度的测量数据，设计了一种模糊跟踪控制方案，并证明了闭环系统的渐近稳定性，数值仿真和物理实验结果显示了所设计的控制算法的有效性。     

挠性欠驱动航天器的姿态镇定方法

针对挠性欠驱动航天器的姿态系统的镇定问题,提出了一种基于自适应观测器的容错控制方法,使得航天器的角速度和姿态收敛到有界的区域．所考虑的挠性航天器几乎是轴对称的,其中小参数ε给出了航天器关于欠驱动轴的非对称性的度量程度．首先,利用齐次系统的思想简化系统的模型,消除部分难以处理的耦合项;其次,设计自适应观测器实现对挠性非线性项的未知信息进行估计,并给出观测值与真值的范数界限;进而设计容错控制器使得系统的输出对于耦合项的估计是输入状态稳定的．最后,仿真结果验证了所提方法的有效性．     

一类挠性航天器的变结构控制

本文研究在控制器能量受限条件下，一类挠性航天器的姿态控制问题。考虑刚笥主体上带有挠性梁的航天器，并假定系统在一平面内作旋转运动。本文针对航天控制工程中执行机构的工作模式，基于系统的地 维模型，设计了简单易行的变结构控制方案，并证明了相应的闭环系统的渐近稳定性。     

航天器智能自适应控制方法探讨

针对现代航天器对控制任务的需求特点，本文基于航天器对象特征模型知识描述，提出了具有多层结构的智能自适应控制系统概念。作为本方法的原理，分别给出了关于一类高阶对象的低阶时变等效模型的定理及其推论，以及广义补偿基本定理及其理论，然后介绍智能自适应控制器三个层次的基本设计要点。最后对带有太阳帆板展开的航天器姿态控制进行了仿真研究，结果初步表明本智能自适应控制方法的有效性。     

基于最小特征值的挠性航天器执行器故障自适应补偿技术

本文针对挠性航天器执行器故障问题,提出了一种基于最小特征值的自适应故障补偿方法.首先,针对由故障和挠性模态引起的系统不确定性进行参数化;其次,为了解决由故障引起的控制增益矩阵的不确定性,构造了新的控制增益矩阵,并利用该矩阵的最小特征值设计标称控制信号;而后,设计自适应律对标称控制信号中的不确定参数进行估计,构成自适应控...     

含有参数不确定性的挠性航天器姿态跟踪滑模控制

对有不确定参数的挠性航天器姿态跟踪控制, 提出了一种基于滑模控制的姿态跟踪控制律. 挠性航天器动力学采用混合坐标法进行建模; 构造挠性模态观测器对挠性模态变量进行观测. 基于Lyapunov稳定性原理得到含有挠性模态观测器的滑模控制律, 并给出了全局渐近稳定性的证明. 对各个仿真结果进行比较, 显示出本文提出的滑模控制律针对航天器惯量阵不确定性具有良好的鲁棒性, 而且具有较强的扰动抑制能力.     

干扰环境下的挠性航天器姿态跟踪控制

挠性航天器在姿态机动过程会受环境干扰力矩的作用,研究有扰情况下挠性航天器的姿态跟踪控制问题.首先,设计了干扰观测器在线估计频率已知的外部干扰信号,然后,基于干扰观测器设计了非线性反馈姿态跟踪控制器以跟踪目标姿态,并且该控制器只需要误差四元数和角速度的反馈信息.其次,采用Lyapunov方程和Barbalat引理证明了控...     

SGCMGs驱动的挠性航天器有限时间自适应鲁棒控制

针对挠性航天器系统中同时存在单框架控制力矩陀螺群(Single gimbaled control moment gyroscopes, SGCMGs) 摩擦非线性、电磁干扰力矩、惯量摄动以及外部干扰等问题, 提出了一种有限时间自适应鲁棒控制(Finite-time adaptive robust control, FTARC) 方法. 针对系统中存在未知参数的情况, 分别设计自适应更新律, 使得控制器的设计不依赖参数信息, 同时减小外部干扰对系统的不利影响. 应用Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统姿态角误差和姿态角速度误差可在有限时间内收敛到原点附近的邻域内. 仿真结果表明, 所提控制律可实现挠性航天器姿态快速机动, 并获得甚高指向精度.     

基于自组织小脑神经网络的挠性卫星姿态控制

研究卫星稳定性优化控制,卫星姿态控制系统是一个耦合的不确定非线性系统,在轨运行的卫星不可避免地受到模型参数不确定性和各种干扰力矩的影响,存在使挠性卫星大角度姿态机动的控制问题进一步复杂化.为了完成姿态控制任务,需要所设计的控制律具有较高的鲁棒性.采用滑模变结构控制对挠性卫星进行姿态机动控制,用神经网络对不确定性进行补偿,改变了传统的小脑神经网络补偿时实时性差的缺点,提出用自组织小脑神经网络对不确定性进行补偿,根据输入自动增加和减少节点数,并可以更新权值.对于模型的不确定性可以实时地补偿,提高了泛化能力.通过数值仿真,验证了所设计控制方法的有效性和鲁棒性,对优化卫星姿态稳定性控制提供依据.     

多目标进化算法在卫星姿态控制中的应用

挠性卫星大角度机动姿态控制要求卫星能够较快地机动到给定位置,同时要求由卫星机动引起的帆板振动强度尽可能地小.基于一种新型的多目标优化进化算法,规划卫星的大角度机动路径,以同时优化卫星姿态机动的快速性和帆板低振动强度两个指标.仿真结果表明,所提方法运行一次便能够有效地搜索到一组多样性较好的非支配路径解,供决策者在不同的工作目标下选择,有效地缓解了两个指标间的矛盾.     

挠性飞行器时间燃料优化姿态机动控制的振动抑制

研究了使用反作用推力作为执行机械的姿态控制系统,针对挠性飞行器姿态机动控制,给出了命令整形时间燃料优化设计方法,在机动过程中,挠性振动对机动时间、燃料消耗和机动精度具有很大的影响,文中给出了挠性振动抑制手段,使机动完成的同时,振动得到有效抑制,由于振动频率和振动阻尼不易精确参数化,所以考虑挠性振动掏设计方法对振动频率和振动阻尼的鲁棒性设计问题,最后通过仿真验证了方法的可行性和有效性。     

基于广义逆的欠驱动航天器姿态机动控制

针对欠驱动刚体航天器机动控制问题,应用广义逆方法设计了姿态机动控制器. 首先将三轴稳定欠驱动航天器动力学和运动学系统分解为三个子系统, 应用微分几何理论将欠驱动航天器子系统转化为逐点线性形式, 并设计了欠驱动航天器子系统渐近稳定控制器,进一步引入了动态尺度广义逆和摄动零控制向量, 实现了对另外两轴的控制.设计的广义逆姿态控制器保证了整个系统的渐近稳定性, 达到了控制要求. 数值仿真实验结果表明了所设计控制律的有效性.     

基于SVM的逆模型控制在挠性卫星姿态控制中的应用

针对带有挠性太阳帆板卫星的姿态控制问题,设计了基于支持向量机的逆模型控制律,采用模态分析方法对姿态模型进行简化处理;首先设计了基于支持向量机的恒衰减因子逆模型控制律,分别在无干扰、阶跃干扰和周期性干扰三种情况下进行仿真;考虑执行机构的力矩输出有限,在对恒衰减因子取不同值下的仿真结果进行分析的基础上,又分别设计了衰减因子取分段函数形式及输入限幅的控制律;仿真结果显示,设计的控制律能够使系统具有好的稳定效果和动态品质,有效地减小了挠性模态振动对姿态控制的影响,并对扰动具有一定的抑制能力。     

基于蓝牙控制的路径规划小车

蓝牙技术是一种适用于近距离的无线通信技术.通过对进行单片机编程,建立蓝牙模块与PC上位机之间的通信,PC上位机的指令经由蓝牙通讯模块,将数据发送至玩具车上的单片机进行处理,从而实现对玩具车进行控制.以PC上位机为控制平台,能够让玩具车按照软件设计的轨迹运动.当然亦可对玩具车进行前进、后退、左转、右转、停止的控制.     

基于混沌控制的移动机器人的路径规划

针对多目标不确定环境下移动机器人路径规划算法复杂的问题,提出了一种新的规划算法——混沌控制算法,并用Visual Basic语言进行了仿真。     

偏置动量轮控卫星姿态控制

研究了轮控的三轴稳定的偏置动量卫星姿态控制问题。卫星的俯仰回路采用偏置动量轮，滚动／偏航轴上各安装一个反作用飞轮来完成姿态控制。小姿态角下俯仰回路可以单独设计，利用测量的俯仰角来实现其姿态控制；滚动／偏航回路利用滚动信息，采用基于偏航观测器的滑模控制器设计。磁力矩器提供的磁矩与地磁场作用产生的力矩实现了飞轮的动量卸载。对卫星姿态控制系统进行的仿真研究结果表明，所设计的控制方案在飞轮输出力矩工作范围内，可使卫星达到很高的姿态控制精度。     

Magnetic Attitude Control System for Low-Earth Orbit Satellites

A small spacecraft (SC) under consideration is intended forperforming a scientific mission on the low-Earth orbit for a long time(a year or more). A control system of the SC provides the constructionof regime of three-axis orientation of the SC in the orbital coordinatesystem and the stabilization of that regime, and must be autonomous,low-weight and low-cost. The magnetic control system that consists ofthe information subsystem based solely on three-axis magnetometermeasurings and the magnetic actuators satisfies in the best wayrequirements mentioned above. Such system can estimate both orbitalmotion parameters and attitude ones of the SC. But the absence of theadditional instruments and damping devices complicates the estimationsince the range of initial conditions uncertainly is wide and theproblem of estimating becomes essentially nonlinear. To get over thesedifficulties a recursive state estimation algorithm with enhancedconvergence is proposed. The magnetic control moment is synthesized bythe vector function Lyapunov method.     

空间绳系机器人大角度姿态机动控制

空间绳系机器人在非合作目标捕获/操作方面应用前景十分美好.研究绳系机器人优化控制问题,针对系绳干扰和大角度测量误差下的大角度姿态机动控制难题,建立包括运动学/动力学模型、执行机构模型、干扰模型的空间绳系机器人大角度姿态机动模型,并在Lyapunov原理的指导下,基于动态RBF神经网络理论和自适应控制理论设计了四元数反馈控制器,并进行仿真验证.仿真结果表明,机器人姿态机动速度快,稳态精度高,能够满足空间绳系机器人下一步操作的需求,为空间绳系机器人的精确操作提供了依据,为未来在轨服务技术的发展奠定理论基础.