基于P-FUZZY-PID的飞行器大角度机动控制物理仿真

针对空间飞行器大角度姿态机动控制具有非线性,并要求控制器具有较高的指向精度、姿态稳定度及鲁棒性等特点,应用P-FUZZY-PID复合控制算法,建立了±180°内的模糊规则库,设计了飞行器姿态控制器;系统采用DSP作为星载控制器,光纤陀螺作为姿态敏感器,反作用飞轮作为执行机构,系统程序采用C语言编程,利用单轴气浮仿真实验台实现了物理仿真实验;实验结果证明该控制方法不仅能实现飞行器大角度机动控制,机动响应快,还表现出较好的鲁棒性。     

基于DSP的飞行器大角度机动控制实验技术研究

讨论了空间飞行器大角度机动控制实验平台的实现方法,并给出了硬件系统原理框图和软件的设计流程图;采用变结构控制算法,设计了基于反作用飞轮的大角度姿态机动控制器,并进行了不同角度下的闭环姿态机动控制实验,实验结果验证了该实验平台设计的可行性,对空间飞行器大角度姿态机动的研究提供了一个较好的实验平台.     

重力梯度卫星大角度姿态机动的变结构控制

针对重力梯度稳定小卫星的大角度姿态机动问题,采用四元数来描述卫星的姿态,通过选择一类滑动流形,设计了变结构控制律,得到了在大角度姿态机动中卫星的姿态角、姿态角速度以及三个反作用飞轮转速的变化规律.理论分析和数值仿真都表明了该控制律具有渐近稳定性和鲁棒性.     

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。     

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。     

机动再入飞行器半实物仿真系统及软件

本文描述了机动再入飞行器半实物仿真系统的组成系统软件设计，涉及到六自己度仿真、精确顿时控制、数据的高速转、仿真机与导航机的通讯以及仿真结果的处理等问题。     

一类挠性航天器大角度快速机动的模型跟踪控制

研究一类构形为中心刚体带挠性梁的航天器的平面大角度快速机动控制问题.推导 了系统的非线性无穷维模型,设计了一种只利用中心刚体旋转角和角速度测量数据的模型跟 踪控制方案,基于无穷维空间的LaSalle不变原理,证明了相应闭环系统的渐近稳定性,并给 出了物理实验结果验证所设计的控制算法的有效性.     

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.     

欠驱动刚体航天器姿态机动滑模控制研究

针对欠驱动刚体航天器的姿态机动控制问题,提出一种滑模变结构姿态控制器的设计方法.首先给出3轴稳定的欠驱动航天器姿态动力学和运动学模型,分析其模型特点;然后,设计了欠驱动刚体航天器的渐近稳定滑模控制律,并证明了其李雅普诺夫意义下的全局渐近稳定性.最后的仿真结果表明,该方法能够有效实现欠驱动航天器的姿态控制,且系统具有全局稳定性和鲁棒性.     

基于反步法与动态控制分配的航天器姿态机动控制

针对存在未知转动惯量与外部干扰的航天器姿态机动控制问题,提出了一类基于反步法的鲁棒自适应控制器,并利用Lyapunov方法分析了系统的稳定性;考虑到作为执行机构的反作用飞轮存在冗余性,进一步提出了一种基于约束最优二次规划的动态控制分配算法来实现指令到期望飞轮的指令分配,克服传统伪逆法难以考虑飞轮动态特性、最大力矩等物理约束,并能有效的抑制姿态敏感器的测量噪声和测量异常值,实现控制力矩的平稳性.最后,将本文提出的控制方案应用于某型轮控刚体航天器的姿态机动任务中,仿真结果验证了本文提出方法的可行性、有效性.     

用单框架控制力矩陀螺的大型航天器姿态控制系统实物仿真研究

利用三轴气浮台模拟航天器空间力学环境,进行了单框架控制力矩陀螺(SGCMG)姿态控制/动量管理系统全实物仿真研究.推导了大型航天器姿态控制/动量管理系统数学模型.设计调试了实物仿真系统.研究了单框架控制力矩陀螺奇异回避问题、失效操纵问题和动量管理优化问题.证明了系统构形分析、奇异性分析和操纵律设计的正确性和有效性.通过大型航天器姿态控制/动量管理系统实物仿真,检验了设计方案的可行性和系统硬、软件的可靠性.     

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.     

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.     

Adaptive Fuzzy PD+ Control for Attitude Maneuver of Rigid Spacecraft

In this paper, an adaptive fuzzy PD+ controller is proposed for the attitude maneuver of rigid spacecraft. The novel controller adjusts the gains of the PD+ attitude controller online according to attitude errors and angular velocity errors during the maneuver procedure. Therefore, quick response and avoidance of actuator saturation can be achieved simultaneously. Furthermore, the adaptation mechanism is designed, based on Lyapunov theory, to guarantee the stability of the closed‐loop system. To achieve good performance of the closed‐loop system under the constraint of actuator saturation, controller parameter optimization is developed on the basis of a genetic algorithm. Simulation results show that the transient performance and robustness against parametric uncertainty and environmental disturbance of the adaptive fuzzy PD+ controller are better than those of a constant PD+ controller.     

基于MATLAB模糊控制器的预测跟踪控制仿真分析

该文主要针对空间飞行器大角度机动调整的姿态控制方面的问题,从空间飞行器的动力学模型出发,讨论了利用强跟踪滤波进行无控预报的预测技术,以及以此预报信息对空间飞行器大角度机动调整进行姿态解耦的控制技术。同时,在预测控制中发现：姿态角跟踪路径的指数衰减因子随着其偏差不同及时调整时,控制系统收敛较快。因此,进一步讨论了利用NATLMB模糊控制器来调整预测控制的指数衰减因子的模糊预测控制方法。通过仿真计算,该方法具有收敛快,稳定性高等特点。