小卫星的鲁棒自适应姿态控制

对于中低轨道的小卫星而言，设计能克服参数不确定性及非参数不确定性影响的鲁棒自适应控制器具有重要的工程意义和理论价值。考虑存在参数不确定性及非参数不确定性，本文分析了小卫星的姿态动力学及运动学方程，设计出了一种鲁棒自适应控制器，证明了该控制器可以保证控制系统全局一致最终有界稳定。仿真结果验证了该控制器的有效性。     

基于自适应模糊与输入输出线性化的卫星姿态控制

将自适应模糊控制与输入输出线性化控制相结合，构成混合控制器，并将其应用于挠性卫星的姿态机动控制．给出了卫星姿态控制器的基本形式，分析了控制器参数的选取准则．在线调节自适应模糊控制器的参数，以补偿不确定性卫星的姿态跟踪误差．仿真结果表明，该控制算法通过在线学习能有效地克服挠性卫星的不确定性，具有较强的鲁棒性，从而有效地提高了挠性卫星的姿态控制精度．     

卫星天线跟踪指向控制系统的全系数自适应控制

本文根据全系数自动适应控制的原理，进行了卫星天线跟踪指向控制系统的设计和数学仿真研究，论文尝试将单变量全系数自适应控制向多变量全系数自适应控制进行推广，并在多变量系统中取得了满意的解耦控制效果，最后，进一步探讨了所设计的控制器在工程应用中可能产生的问题，并给出了满意工程要求的卫星天线跟踪指向控制系统数学仿真结果。     

带有挠性附件卫星的自适应内模控制

挠性部件诱导的振动干扰有时严重影响大型卫星姿态指向和稳定度。为了保证姿态控制的高精度和高稳定度,本文导出了带有“拍打”运动的挠性卫星数学模型,并指出模型的不确定性;给出了卫星姿态控制器的基本形式,分析了控制器参数的选取准则以保证姿态控制系统的稳定性;进而利用在轨辨识在线修正控制器参数形成了卫星姿态的自适应内模控制器。分析和实验表明,本文提出的自适应内模控制器能够有效提高大型卫星的姿态指向精度和稳定度。     

一类非线性时变系统的全系数自适应控制方法

文中针对一类连续时间非线性时变系统的采样自适应控制问题,给出了一种离散化建模方法,推导得到了相应的离散化模型的系数表达式及变化规律,在此基础上设计了基于该离散化模型的全系数自适应控制方法并给出了保证闭环系统有界稳定的充分条件.数学仿真结果表明文中提出的自适应控制方法可以取得满意的控制性能.最后,对一类高阶非线性时变系统采用低阶全系数自适应控制方法的可行性和条件进行了初步的探讨.     

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。     

全系数自适应控制方法的鲁棒性

研究全系数自适应控制方法对未建模动态、参数慢时变、非线性和有界干扰的鲁捧稳定性,证明了在有未建模动态及扰动的情况下,采用经投影修正的梯度算法估计标称对象.黄金分割自适应控制器仍能稳定标称对象.对含乘性不确定性的线性慢时变对象及具有渐消记忆的非线性慢时变对象,分别给出了自适应控制系统鲁棒稳定的充分条件.     

基于LMI的鲁棒容错控制及其在卫星姿态控制中的应用

研究了一种线性不确定系统的鲁棒容错控制问题.针对执行机构和敏感器故障,运用线性矩阵不等式(LMI)方法,提出一种对执行机构和传感器失效具有完整性,且满足给定控制指标的输出反馈H∞鲁棒容错控制设计方法.将该方法应用于卫星姿态控制系统的容错控制并进行了数学仿真,仿真结果验证了方法的有效性.     

卫星姿态直接自适应模糊预测控制

对具有模型不确定性和未知外干扰的卫星姿态系统提出了多输入多输出直接自适应模糊预测跟踪控制设计方法. 此方法先基于卫星姿态动力学模型设计出非线性广义预测控制律, 再构造直接自适应模糊控制器逼近预测控制律中因模型不确定性引起的未知项. 文中证明了所设计的控制律能使卫星跟踪给定的期望姿态轨迹, 跟踪误差收敛到原点的小邻域内. 仿真结果验证了此方法的有效性.     

卫星姿态控制飞轮的制动控制

本文讨论飞轮电机在脉宽调制调幅有源控制基础上完成再生能耗制动控制的主要技术问题。     

全系数自适应控制方法的特点和工程应用

“全系数自适应控制方法”从１９８１年发表以来，深受工程界和有关人士的欢迎，取得了五类对象３００多个控制系统的成功应用，文章介绍了此方法的特点和工程应用。     

应用控制力矩陀螺的小卫星姿态控制技术

本文介绍一种基于控制力矩陀螺(CMG)的新型姿态控制系统。CMG可以在不增加功耗、质量和体积的条件下为小卫星提供独特的控制力矩、角动量和姿态机动能力，这将有助于小卫星变得更加机动灵活。灵活性可以显著地扩大航天器的应用范围，提高航天器的效能并且可以大大增加地球观测和科学任务的数据返回率。在接下来的章节中介绍CMG的基本特性，分析了一种为增强型微小卫星设计的低成本、小型化单框架控制力矩陀螺(SGCMG)方案。文中建议的一个SGCMG参数表明，使用CMG有许多优点。该SGCMG能够产生9．82mNm的控制力矩，并且已经通过了气浮台试验验证。对SGCMG和反作用轮(RW)的对比证明，使用SGCMG可以降低整星的重量和功耗。     

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。     

基于气浮台的小卫星姿态控制全物理仿真实验系统

设计了一套用于小卫星姿态控制全物理仿真的新型实验系统;该系统基于滑台式气浮台,采用回转中心与质心重合方法解决了气浮台力矩平衡难题;设计了独立的供气和供电系统,对供气、供电、星载计算机、执行机构和敏感器等分系统进行了设计,满足卫星控制全物理仿真要求,采用CAN总线技术和串口技术实现了星上部件之间以及地面站对其遥测遥控的通讯,并以双边极限环控制法为例,进行了卫星姿态控制全物理仿真实验,结果证明了该系统仿真结果精确,在小卫星仿真测试中具有实用价值。     

挠性卫星变结构控制的全物理仿真实验分析*

我国首次挠性卫星振动控制的全物理仿真实验是基于变结构控制方案完成的。本文针对这一实验着重分析了在控制受限情况下其变结构控制系统镇定无限维挠性结构的稳定性、控制方案与系统喷气或燃料消耗的关系等问题，取得了具有实际意义的结论。     

一种改进的自适应滑模控制及其在航天器姿态控制中的应用

针对刚体航天器的鲁棒姿态控制问题,提出一种改进的自适应滑模控制(ASMC)算法.该算法除了不需要事先知道扰动及系统参数不确定性的上界外,还有效地解决了现有ASMC设计中对切换增益的过度适应问题.该算法具有以下优点:1)自适应的切换增益更接近扰动及参数不确定性的上界,能够产生低抖振的控制信号;2)控制力矩更为平滑,适于工程应用.仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

基于动态控制分配的卫星姿态控制系统容错控制

针对卫星姿态控制系统执行机构故障情况下的姿态跟踪问题,研究了一种基于动态控制分配的容错控制方法。首先,考虑由卫星转动惯量不确定性与外界干扰组成复合干扰,设计了基于干扰观测器的反步姿态跟踪控制器,利用干扰观测器对复合干扰进行估计,并且采用李雅普诺夫方法分析了闭环系统的稳定性;其次,针对发生乘性执行机构故障的卫星姿态控制系统,设计了基于动态控制分配的容错控制方法,该方法无需对控制律进行调整,而是利用故障信息调整目标函数,通过动态控制分配方法实现容错控制。仿真结果表明,该方法能够在执行机构发生故障情况下有效完成姿态跟踪。     

基于自适应RBFNN噪声估计的自抗扰控制在姿态控制中的应用

针对旋翼飞行多关节机械臂内部参数不确定性、外部环境和自身机械臂规划运动对飞行平台的干扰问题设计了一种姿态控制方法.首先将跟踪微分器作为期望姿态角的过渡过程,利用自适应RBFNN(径向基函数神经网络)算法对旋翼飞行多关节机械臂内、外部干扰进行逼近估计并实时补偿.然后采用非线性状态误差反馈控制来实现旋翼飞行多关节机械臂的姿态跟踪控制,并利用李亚普诺夫函数进行稳定性分析.最后,在仿真平台上实现该算法,将其仿真结果分别与PID(比例-积分-微分)控制、传统自抗扰控制(ARDC)进行比较分析.并且在实际旋翼飞行多关节机械臂系统上进行了实验,在0.4 s之内三轴姿态角可从0快速跟踪到0.6 rad且无超调.该算法对各通道的扰动有较强的抗干扰性,对系统参数有较强的鲁棒性,并且明显优于ARDC和PID算法.结果说明该算法能有效地解决系统不确定性干扰问题以实现姿态角的准确、快速跟踪.