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一种无角速度信息的挠性航天器姿态控制方法蔡建,王芳,,北京;占渲悄芸刂萍际豕壹吨氐闶笛槭遥本要:研究了一种无角速度信息挠性航天器的姿态稳定控制方法。针对挠性航天器陀螺故障或无陀螺配置中无角速度测量信息情形下的姿态控制问题,基于姿态四元数设计了姿态定点调节的无速率控制器,利用方法和LaSalle仿真验证了控制律的有效性。}LyapunovA传统的航天器姿态控制系统一般都需要根据姿态和角速度测量信息进行反馈控制。但是角速度信息并非总是可以测鼍的,比如角速度信息测量部件俾释勇出现故障;另一方面,速率陀螺质量较大,现代航天器,特别是小卫星中,逐渐显现无陀螺化趋势。此外,角速度信息的测量总是受噪声影响,不利于控制精度的提高。而随着科学技术发展和工程实际需要,航天器挠性化程度也越来越高。因此,为提高控制系统的精度和可靠性,本文对无角速度信息的挠性航天器姿态控制方法进行研究。国内外对无角速度信息的姿态控制研究大多针Wen-器,解决了无角速度信息时刚性航天器的全局姿态稳定控制问题;等口谖南譡研究的基础RodriguesModifiedRodrigues无源性方法,对无角速度测量刚性航天器控制作了进一步研究;‘基于欧拉角运动方程研究了一20094摘V448216741579(2009)02mOl8-06JianlWANG(jBeijingEngineeringBengspeIntellent珺縤,作者简介:蔡建,男。四川人,硕士研究生,研究方向为航天器姿态控制.:甤。··.:;controlvelocityfree200811-23
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孬虸:『隆2=gcg=[=[g㈤2尼矩阵和刚度矩阵,耄琄珹为挠性附件3口。,口籫。,一季。蔙为j=717合谚可得叼,故有惟一平衡点d定于期望平衡点【ぃ骸,其中工。0ぃ骸縏达到最小,取能量函数为类无角速度控制器,,并对时延系统进行了研究;此后的研究扩展到姿态跟踪控制方面,avale种输出反馈跟踪控制器,一种是基于模型观测器的控制,另一种是设计一类引导滤波器对角速度进行估计;更进一步的研究则深入到挠性航天器控制,Gennaro的无源控制方法,这种方法同样可以很好地控制挠性航天器,为无角速度信息的挠性航天器姿态控制作出了贡献。本文在研究基础上,针对挠性航天器姿态控制作了进一步研究。由于基于姿态四元数的运动学方程为线性微分方程,不含三角函数,无奇点问题,相比欧拉角参数,在大角度机动中有着更为广泛的应用。本文研究了基于姿态四元数的无角速度信息挠性航天器的姿态调节和稳定控制方法,并利用LyapunovLaSalle的全局渐近稳定性,仿真验证了控制律的有效性。g]7a=[口,,由动量矩定理可导出挠性航天器动力学模型为‘西,幻.,砂_=J1_的总惯量,艿为挠性附件对航天器本体的耦合系数1CK=面怠薇硎灸有愿郊芩俣龋琻为控制力矩。无角速度信息挠性航天器的控制问题,即为对航天器运动学和动力学模型设计不依赖角速度信息的控制律群,使得姿态稳定的同时抑制f-+琠,基于四元数的定点调节输出反馈控制定点调节控制方法是通过对期望定点配置能量函数,并设计控制器,使能量函