文档介绍：、/知或变化的条件下对航天器进行有效的控制了文中第二种方法中建立带飞轮航天器的姿态控制问题摘要/航天器姿态的自适应控制则要在航天器的质量和动力学参数未/对于航天器的姿态描述可以采用多种姿态坐标,由于四元数在描述姿态时具有不存在奇异性和用代数运算代替三角运算的优点,在数描述姿态。但用四元数描述姿态时,对姿态误差时描述具有特殊的形了另一种带飞轮航天器的姿态控制模型,用姿态动力学方程和运动学使航天器稳定于预期的姿态位置,也可用来进行姿态跟踪,数值仿真本文研究利用飞轮的反作用力矩作为控制力矩的航天器的姿态控制问题,建立了两种带飞轮航天器的姿态控制模型,重点对基于误差四元数的姿态控制和航天器姿态的自适应控制进行了研究,提出了三种姿态控制方法。值计算方面具有明显的优越性。近来较多的姿态控制中采用四元数来式,应通过误差四元数,用四元数乘法来描述涸诒疚牡牡谝恢挚刂方法中,先阐述了四元数、误差四元数和四元数误差的概念,导出了它们之间的关系。并在航天器的动量矩坐标系下用四元数建立其动力学方程,利用误差四元数导出其扰动方程,将扰动方程线性化后,应用状态反馈,导出了一种基于误差四元数的姿态控制方法。它不仅可计算证实这种方法的有效性。,上雌叠照太学碛士学位格文
关键词误差四完螽,四元数谟垂,动量矩蟹磊系,控萄,自适方程联合描述航天器的姿态变化,并利用误差四元数导出了一种稳定性。该方法没有奇点,不需航天器的质量和动力学参数,数值仿真显示,该方法可以使航天器稳定于任意姿态位置,并能很好的克服外界扰动的影响,同时适用于对航天器进行姿态跟踪。在第三种方法中,基于在变结构基础上发展起来的滑模控制器的设计思想,对一种航天器姿态自适应跟踪控制方法进行了改进,使之在航天器受扰时仍能很好地进行姿态跟踪,数值仿真证实改进后的控制方法的有效性。应控制刂品椒ǎ肔苯臃椒ㄖっ髁似上辱和竿裂ш偈垦宦畚
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学位论文作者签名:马未上海交通大学学位论文原创性声明日期:≯。吐年拢谌本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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第一章绪论§航天器姿态控制概述§引言自从年人类第一颗人造地球卫星上天以来,航天技术取得了飞速的发展。航天实践的成功证实了关于人类征服太空的科学预言,而这一切预言都是在严格的力学分析基础上建立起来的。可以认为,航天技术从诞生时刻开始就与力学有着不可分割的联系。作为一般力学的分支学科,航天器动力学以航天器为对象,研究其运动规律,包括质心的轨道运动和绕质心转动的姿态运动。航天器的轨道动力学脱胎于天体力学,以牛顿动力学定律和万有引力定律为基础。但它超越了天体力学单纯解释或预测客观现象的局限性,而有可能根据客观规律主动地设计和控制其运动。航天器的姿态动力学建立在经典刚体动力学基础之上,但随着航天器结构的日益复杂化,简单的刚体和陀螺体模型已不能正确反映航天器的实际,于是多刚体模型、带挠性体和带液体的复杂模型便应运而生,并提出了新的理论研究课题。因此现代航天器姿态动力学不仅属于一般力学范畴,而且与结构动力学、流体力学等学科有着密切联系而形成多学科的交叉。与航天器姿态动力学相对应的是姿态的控制问题,自从第一颗人造地球卫星发射升空以来,航天器的姿态控制问题一直是航天技术中的一项重要课题。许多航天器升空后在运行过程中的失效都与姿态不按照事先设想的运动有关。众多的原因可能导致航天器姿态的失控,如年美国的细长形自旋卫星于挠性天线变形导致失稳等。如果说研究姿态动力学属于力学工作者的工作范围,那么航天器的姿态控制则是一个动力学与控制相交叉的领域。经过控制学家和航天工作者的几十年的研究,航天器姿态控制已有长足的发展,至今已有多种控制方法和控制规律见诸文献或应用于实践。可以想见,航天器姿态控制理论的不断发展必将为航天器的成功发射和安全运行作出重要贡献。在航天器姿态控制中,有两个问题必须考虑。一个是如何使航天器稳定于预上沣和ㄍ裂Ц率