无需角速度的含通信时延卫星编队飞行自适应姿态协同跟踪控制

针对编队卫星姿态协同跟踪控制中存在相异星间通信时变时间延迟的问题,提出了采用一阶滤波器来设计含通信时延的输出反馈控制器, 并通过引入参数在线自适应辨识技术,以实现利用卫星姿态误差信息来实现对卫星的转动惯量进行在线估计.对于系统稳定性的分析, 通过构造一新型Lyapunov函数,证明该控制器不仅能够有效地克服通信时间延迟对编队系统协同性的影响,同时可论证无需角速度信息反馈的闭环系统的有界稳定性.最后,将提出的算法应用于只需要角速度信息反馈的卫星编队飞行的协同控制,仿真结果表明该方法的可行性与有效性,具有实际的应用前景.     

刚体航天器姿态跟踪的高阶滑模控制器设计

针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于高阶滑模的姿态跟踪控制方法．首先介绍高阶滑模控制的基本原理,并建立基于修正罗德里格参数描述的航天器数学模型;然后采用李雅普诺夫第２法推导出高阶滑模姿态控制律．理论分析和仿真结果均表明,该方法能够有效消除系统抖振,实现航天器姿态跟踪的精确定位,并且系统具有全局稳定性和鲁棒性．     

基于姿态测量的卫星地球站天线跟踪系统

详细介绍了由电子磁罗盘、光纤陀螺仪组成的天线姿态测量单元的工作原理,并根据卫星移动地球站对天线姿态测量的特殊要求,采用相应算法补偿测量的积累误差。     

受扰挠性卫星全局稳定姿态跟踪控制

挠性卫星的姿态跟踪控制要求同时考虑卫星本体姿态跟踪和挠性附件振动对姿态跟踪影响。本文针对存在常值扰动和正弦扰动情况时的挠性卫星姿态跟踪控制问题，考虑目标姿态角速度可以时变的一般情形，设计了基于误差四元数的姿态跟踪控制律，并利用Barbalat引理证明了系统的全局稳定性。数学仿真结果表明该控制律能使闭环控制系统的姿态跟踪全局渐近稳定，从而有效消除常值干扰和正弦干扰，保证卫星本体跟踪精度。     

基于四元数的姿态非线性跟踪

计算机图形学中物体三维旋转通常用矩阵、欧拉角、四元数表示,用矩阵及欧拉角存在计算繁琐、旋转不均匀性及平衡环锁定等局限,四元数可以避免这些局限,并且几何意义明确,计算简单。研究用四元数表示物体的姿态,在四元数基本运算法则基础上提出并证明了“基于四元数的多个旋转运动合成规则”,然后将此规则为依据,推导出一种用来计算姿态非线性状态方程系数的方法,对非线性状态转移函数进行线性化,并且研究了测量方程函数的确定及线性化,借助扩展Kalman滤波实现了对姿态的跟踪。最后给出一滤波跟踪实例,验证此种方法是有效的。     

自适应跟踪输出控制器的设计和仿真

本文介绍带有未建模动态的倒立单摆非线性模型的全局自适应实际跟踪输出控制器的设计。该控制器对不确定性具有鲁棒性。数字仿真的结果证实了这种方法的有效性。     

基于跟踪微分器的四旋翼飞行器控制器

研究小型四旋翼飞行器导航控制优化问题.针对当前许多控制方法需要四旋翼飞行器速度信号,四旋翼无人机无法获取速度信号情况下,传统控制方法便会失效,为解决上述问题,提出采用跟踪微分器的输出反馈控制器.跟踪微分器估算出四旋翼飞行器的速度值,实现无法获取速度信号下的位置和姿态控制,并对基于微分跟踪器的控制器进行了设计和仿真.仿真结果表明上述控制方法和跟踪微分器观测的速度信号的有效性和可行性.     

挠性卫星姿态跟踪自适应L2增益控制

针对在轨挠性卫星姿态跟踪时存在参数不确定、外部干扰以及控制输入受限等问题,提出了一种自适应L2增益控制方法.首先利用神经网络来逼近系统中的未知非线性动态特性,设计自适应控制律来处理系统中的不确定参数:其次设计了一鲁棒控制器使得干扰力矩对系统性能输出具有L2增益,从而实现对干扰的抑制控制.最后通过引入附加的输入误差系统,...     

航天器输入受限的鲁棒自适应姿态跟踪控制

研究含模型不确定性的刚性航天器输入受限时的姿态跟踪控制设计问题.针对修改的罗德里格斯姿态参数描述的航天器姿态跟踪动力学模型,基于一种有界非线性连续函数和修改的罗德里格斯姿态参数自身有界性,设计鲁棒自适应状态反馈受限控制器,不确定参数的自适应更新律可保证在线估计参数的有界性.通过所提出的输入受限控制设计方法给出输入受限幅...     

一类增长率依赖输出的非线性系统的输出反馈输出跟踪控制

研究一类增长率依赖输出非线性系统的输出反馈输出跟踪控制问题.利用系统结构特点,构造出系统实现输出跟踪时内部状态的渐近轨迹.通过建立状态与渐近轨迹偏差的动态方程,将输出跟踪问题转化为偏差系统的镇定问题,然后通过设计偏差系统的输出反馈镇定控制器给出输出反馈输出跟踪控制器.最后以仿真实例验证本文结论.     

基于四元数的航天器姿态非线性控制器

针对由四元数描述的航天器姿态控制系统进行了非线性反馈控制器设计.首先,得到一类含角速度测量的反馈控制律.该控制律不仅可以保证闭环系统是全局渐近稳定的,而且保证了2个期望的平衡位置都是稳定的.然后,利用基于四元数的滤波器取代角速度测量,得到一类无需角速度测量的反馈控制律.该控制律同样保证了闭环系统的全局渐近稳定性和2个稳定的期望平衡位置.值得注意的是,2个稳定的期望平衡位置,将促使由任意初始姿态出发的轨迹都就近收敛至任意期望平衡位置.最后,数值仿真展示了所得反馈控制律的优势.     

基于干扰抑制控制的飞行器姿态跟踪

本文针对飞行器姿态跟踪控制问题, 考虑系统的内部模型不确定性和外界扰动, 设计了使跟踪误差一致最终有界的控制器. 以四元数为姿态参数, 建立系统的非线性误差模型; 将控制系统分为内环观测器和外环控制器分别设计, 其中, 线性扩张状态观测器作为系统内环将实际系统补偿为标称模型, 而外环非线性控制器则用于镇定非线性标称系统. 最后, 利用Lyapunov理论得到了一致最终有界的稳定性结论, 并基于频域理论, 分析了线性扩张状态观测器阶次对系统性能的影响. 姿态跟踪实验表明, 本文设计的控制系统能够有效实现飞行器的姿态跟踪控制.     

一类不确定非线性系统的指数鲁棒输出跟踪

研究一类不确定非线性系统的鲁棒输出跟踪控制问题。应用输入／输出反馈线性化法和李亚普诺夫方法,提出一种基于不确定项上界的连续型鲁棒输出跟踪控制器设计方法。该控制器不仅可确保闭环系统的状态一致最终有界,使系统输出按指数规律跟踪期望输出,而且计算简单,更易实现。仿真结果证明了该方法的可行性与有效性。     

WJ-100智能卫星电视天线姿态控制器

WJ-100智能卫星电视天线姿态控制器能够对卫星地面站天线进行全自动控制或遥控,它采用微机控制技术,全集成模块化电视以及PL/M高级语言编程。功能齐全,使用维修方便,运行安全可靠,抗干扰能力强,具有较高的推广应用价值。     

Global Practical Tracking for Nonlinear Systems With More Unknowns via Adaptive Output‐Feedback

This paper investigates the global practical tracking via adaptive output‐feedback for a class of uncertain nonlinear systems. Essentially different from the closely related literature, the system under investigation possesses unknown time‐varying control coefficients and a polynomial‐of‐output growth rate, and meanwhile, the system nonlinearities and the reference signal allow serious unknowns. For this, an adaptive observer is designed to reconstruct the system unmeasured states, where a new dynamic gain is introduced to compensate the serious unknowns in the system nonlinearities and the reference signal. Based on this and by backstepping technique, an adaptive output‐feedback controller is successfully designed, such that all the states of the closed‐loop system are bounded, and the tracking error will be prescribed sufficiently small after a finite time. A numerical simulation is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method.     

基于LMI可靠跟踪控制器设计

针对具有不确定性的线性定常系统,提出了考虑执行器故障的可靠跟踪控制器设计问题.在更一般、更实际的执行器故障模型的基础上,给出了系统输出信号渐近跟踪参考输入信号可靠跟踪控制存在的充分条件.通过求解线性矩阵不等式(LMI)完成状态反馈可靠跟踪控制器设计.利用仿真数例验证了文中提出的设计方法的可行性,并且通过对可靠跟踪控制系统与不考虑故障的标准跟踪控制系统的比较,进一步说明对系统进行可靠跟踪控制的必要性.     

带有跟踪微分器的无模型控制器的控制仿真研究

本文介绍了带有跟踪微分器的无模型控制器的基本理论和基本设计方法,比较了该控制方法与非线性跟踪微分器的控制效果.仿真结果表明:带有跟踪微分器的无模型控制器具有的独特的优点,适合于处理带有强干扰以及大时滞系统的控制问题.     

高速列车速度跟踪神经网络PID控制器的设计

高速列车速度跟踪控制系统是一个复杂的非线性系统,难以取得高精度的跟踪性能.为了减少速度跟踪误差,设计了高速列车神经网络PID控制器.首先建立了描述列车运行过程的单位移多质点模型,该模型考虑了列车的基本阻力和附加阻力以及车厢之间的相互作用力.然后阐述了BP神经网络PID控制,并设计了列车速度跟踪控制器,根据速度误差用神经...