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服务航天器超近程逼近目标的相对姿轨耦合控制
被引量：
7
1
作者
张庆展
靳永强
+1 位作者
康志宇
肖余之
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2015年第1期141-147,共7页
针对服务航天器超近程逼近目标的相对姿态轨道耦合控制问题,推导了耦合动力学模型并设计了相应控制律。通过引入描述相对运动构型变化的期望相对位置矢量和位置误差矢量,将相对轨道跟踪控制问题转化为调节器的设计问题。推导了考虑对接...
针对服务航天器超近程逼近目标的相对姿态轨道耦合控制问题,推导了耦合动力学模型并设计了相应控制律。通过引入描述相对运动构型变化的期望相对位置矢量和位置误差矢量,将相对轨道跟踪控制问题转化为调节器的设计问题。推导了考虑对接机构安装位置的相对姿态轨道耦合动力学模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,设计了考虑未知有界干扰的相对姿态轨道耦合控制律。考虑控制输入受限进行数学仿真,结果表明所设计的控制律是有效的,并具有较好的性能。
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关键词
在
轨
服务
相对
姿
轨
耦合控制
动力学
期望
相对
位置矢量
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职称材料
航天器快速绕飞监测的相对姿轨耦合控制
被引量：
5
2
作者
张庆展
靳永强
+1 位作者
康志宇
肖余之
《航天控制》
CSCD
北大核心
2014年第2期53-59,共7页
研究了航天器空间任意方位快速绕飞与监测的相对姿轨耦合控制问题。通过合理绕飞参考系和期望姿态系的定义,将问题转化为绕飞参考系内的相对姿轨跟踪控制。通过设计航天器期望相对位置矢量和求取期望姿态运动规律,建立了符合航天器空间...
研究了航天器空间任意方位快速绕飞与监测的相对姿轨耦合控制问题。通过合理绕飞参考系和期望姿态系的定义,将问题转化为绕飞参考系内的相对姿轨跟踪控制。通过设计航天器期望相对位置矢量和求取期望姿态运动规律,建立了符合航天器空间一般物理运动规律的相对运动与姿态指向模型,并给出相应控制律。仿真中以实现与目标轨道异面的快速圆绕飞为例,同时考虑绕飞航天器初始位置不在绕飞面的情况,设计了期望相对位置矢量的运动规律,并加入指数函数引导相对姿轨平滑过渡。考虑相对姿轨控制的强耦合性,绕飞航天器采用冗余推力器配置,并引入伪逆法实现控制指令的动态分配。最后针对示例的数值和可视化仿真验证了算法的正确性。
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关键词
航天器
快速绕飞
监测
相对
姿
轨
耦合控制
期望
相对
位置矢量
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职称材料
挠性充液航天器超近程逼近段动力学建模与控制
被引量：
3
3
作者
王首喆
刘华清
+2 位作者
张庆展
靳永强
盛英华
《中国空间科学技术》
EI
CSCD
北大核心
2017年第4期1-9,共9页
超近程逼近过程中,服务航天器为刚柔液耦合的复杂系统,单摆等液体晃动模型不再适用,对这种工况下的航天器进行了动力学建模与控制的研究。采用虚功率原理推导了一种新的适用于三轴推力作用下的液体晃动等效模型,通过引入相对位置导引矢...
超近程逼近过程中,服务航天器为刚柔液耦合的复杂系统,单摆等液体晃动模型不再适用,对这种工况下的航天器进行了动力学建模与控制的研究。采用虚功率原理推导了一种新的适用于三轴推力作用下的液体晃动等效模型,通过引入相对位置导引矢量与相对位置误差矢量,建立了相对轨道误差动力学模型,结合相对姿态动力学模型,得到超近程逼近段的刚柔液耦合的相对轨道姿态动力学模型。针对模型存在的不确定性和未知干扰,设计了基于滑模估计器的相对姿轨耦合控制律。通过数学仿真验证了控制律的有效性,仿真中的晃动结果与Flow-3D结果能够吻合,验证了晃动模型的合理性。
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关键词
在
轨
服务
超近程逼近
轨
迹导引
刚柔液耦合
相对
姿
轨
耦合
滑模估计器
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职称材料
具有预设性能的近距离星间相对姿轨耦合控制
被引量：
2
4
作者
陶佳伟
张涛
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2019年第5期1103-1109,共7页
针对存在系统不确定性和外界干扰的接近绕飞阶段跟踪航天器相对目标航天器的姿态与轨道一体化控制任务,设计了一种具有预设性能的鲁棒反演控制器。该控制器能预先设计系统的稳态与暂态性能,保证相对姿轨跟踪误差满足预先设计的性能指标...
针对存在系统不确定性和外界干扰的接近绕飞阶段跟踪航天器相对目标航天器的姿态与轨道一体化控制任务,设计了一种具有预设性能的鲁棒反演控制器。该控制器能预先设计系统的稳态与暂态性能,保证相对姿轨跟踪误差满足预先设计的性能指标要求;为避免传统反演控制方法中存在的"微分膨胀"问题,引入滑模微分器对虚拟控制量的导数进行估计;同时利用自适应控制技术估计不确定模型参数及包含滑模微分器估计误差和外界干扰的集总干扰上界,并引入鲁棒补偿项处理这些不确定性带来的影响。理论分析证明所设计的控制方法能保证相对姿轨跟踪误差满足预设性能指标要求,仿真结果验证了所设计控制方法的有效性。
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关键词
预设性能
相对
姿
轨
耦合控制
滑模微分器
鲁棒自适应控制
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职称材料
考虑控制受限的近距离星间相对姿轨耦合控制
被引量：
2
5
作者
陶佳伟
张涛
《清华大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期311-316,共6页
针对航天器交会对接近距离段的相对姿轨耦合控制问题，考虑存在参数不确定性、外部干扰以及控制受限，该文提出了一种考虑控制受限的鲁棒自适应控制方法。利用自适应控制技术估计模型参数的不确定性及外界干扰上界，有效地提高了控制系...
针对航天器交会对接近距离段的相对姿轨耦合控制问题，考虑存在参数不确定性、外部干扰以及控制受限，该文提出了一种考虑控制受限的鲁棒自适应控制方法。利用自适应控制技术估计模型参数的不确定性及外界干扰上界，有效地提高了控制系统的鲁棒性。同时通过引入辅助饱和分析系统来补偿执行机构的饱和非线性，进而满足执行机构的幅值受限要求，确保执行机构饱和受限约束条件下跟踪误差的最终一致有界性，并采用Lyapunov方法严格证明了闭环系统的全局稳定性。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。
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关键词
相对
姿
轨
耦合控制
控制受限
鲁棒自适应控制
原文传递
近距离星间相对姿轨耦合动力学建模与控制
被引量：
2
6
作者
苏晏
黎康
《空间控制技术与应用》
2014年第4期20-25,共6页
针对在轨服务过程中近距离星间相对位置以及相对姿态精确控制的问题,考虑相对姿态与相对轨道之间的耦合作用,建立星间相对姿轨耦合动力学模型.提出编队星相对基准星进行接近绕飞的任务需求,给出相对姿态以及相对轨道的期望状态.设计相...
针对在轨服务过程中近距离星间相对位置以及相对姿态精确控制的问题,考虑相对姿态与相对轨道之间的耦合作用,建立星间相对姿轨耦合动力学模型.提出编队星相对基准星进行接近绕飞的任务需求,给出相对姿态以及相对轨道的期望状态.设计相对姿态轨道联合控制算法对相对姿态和轨道进行联合控制.仿真结果表明,所设计的控制算法能够很好地抑制相对姿态与相对轨道的相互影响作用,最终实现编队星对基准星的精确指向绕飞运动.
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关键词
相对
姿
轨
耦合动力学
目标指向需求
Lyapunov最小
最大控制
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职称材料
题名
服务航天器超近程逼近目标的相对姿轨耦合控制
被引量：
7
1
作者
张庆展
靳永强
康志宇
肖余之
机构
上海宇航系统工程研究所
出处
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2015年第1期141-147,共7页
基金
上海市科学技术委员会(13QB1404000)资助课题
文摘
针对服务航天器超近程逼近目标的相对姿态轨道耦合控制问题,推导了耦合动力学模型并设计了相应控制律。通过引入描述相对运动构型变化的期望相对位置矢量和位置误差矢量,将相对轨道跟踪控制问题转化为调节器的设计问题。推导了考虑对接机构安装位置的相对姿态轨道耦合动力学模型。利用李雅普诺夫稳定性理论,设计了考虑未知有界干扰的相对姿态轨道耦合控制律。考虑控制输入受限进行数学仿真,结果表明所设计的控制律是有效的,并具有较好的性能。
关键词
在
轨
服务
相对
姿
轨
耦合控制
动力学
期望
相对
位置矢量
Keywords
on-orbit servicing
relative position and attitude
coupled control
dynamics
desired relative position vector
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
航天器快速绕飞监测的相对姿轨耦合控制
被引量：
5
2
作者
张庆展
靳永强
康志宇
肖余之
机构
上海航天技术研究院航天运输与维护总体技术研究中心
上海宇航系统工程研究所
出处
《航天控制》
CSCD
北大核心
2014年第2期53-59,共7页
基金
上海市科学技术委员会资助课题(13QB1404000)
文摘
研究了航天器空间任意方位快速绕飞与监测的相对姿轨耦合控制问题。通过合理绕飞参考系和期望姿态系的定义,将问题转化为绕飞参考系内的相对姿轨跟踪控制。通过设计航天器期望相对位置矢量和求取期望姿态运动规律,建立了符合航天器空间一般物理运动规律的相对运动与姿态指向模型,并给出相应控制律。仿真中以实现与目标轨道异面的快速圆绕飞为例,同时考虑绕飞航天器初始位置不在绕飞面的情况,设计了期望相对位置矢量的运动规律,并加入指数函数引导相对姿轨平滑过渡。考虑相对姿轨控制的强耦合性,绕飞航天器采用冗余推力器配置,并引入伪逆法实现控制指令的动态分配。最后针对示例的数值和可视化仿真验证了算法的正确性。
关键词
航天器
快速绕飞
监测
相对
姿
轨
耦合控制
期望
相对
位置矢量
Keywords
Spacecraft
Fast fly - around
Monitoring
Relative coupling attitude and orbit
Desired relative position vector
分类号
V448.22 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
下载PDF
职称材料
题名
挠性充液航天器超近程逼近段动力学建模与控制
被引量：
3
3
作者
王首喆
刘华清
张庆展
靳永强
盛英华
机构
上海宇航系统工程研究所
上海卫星工程研究所
出处
《中国空间科学技术》
EI
CSCD
北大核心
2017年第4期1-9,共9页
基金
上海市科学技术委员会资助项目(14XD1423400)
文摘
超近程逼近过程中,服务航天器为刚柔液耦合的复杂系统,单摆等液体晃动模型不再适用,对这种工况下的航天器进行了动力学建模与控制的研究。采用虚功率原理推导了一种新的适用于三轴推力作用下的液体晃动等效模型,通过引入相对位置导引矢量与相对位置误差矢量,建立了相对轨道误差动力学模型,结合相对姿态动力学模型,得到超近程逼近段的刚柔液耦合的相对轨道姿态动力学模型。针对模型存在的不确定性和未知干扰,设计了基于滑模估计器的相对姿轨耦合控制律。通过数学仿真验证了控制律的有效性,仿真中的晃动结果与Flow-3D结果能够吻合,验证了晃动模型的合理性。
关键词
在
轨
服务
超近程逼近
轨
迹导引
刚柔液耦合
相对
姿
轨
耦合
滑模估计器
Keywords
on-orbit servicing
close proximity
trajectory guidance
rigid-flexible-liquid coupled
relative attitude-orbit coupled
sliding mode estimator
分类号
V412.4 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
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职称材料
题名
具有预设性能的近距离星间相对姿轨耦合控制
被引量：
2
4
作者
陶佳伟
张涛
机构
清华大学自动化系
出处
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2019年第5期1103-1109,共7页
基金
国家自然科学基金(61703228)资助课题
文摘
针对存在系统不确定性和外界干扰的接近绕飞阶段跟踪航天器相对目标航天器的姿态与轨道一体化控制任务,设计了一种具有预设性能的鲁棒反演控制器。该控制器能预先设计系统的稳态与暂态性能,保证相对姿轨跟踪误差满足预先设计的性能指标要求;为避免传统反演控制方法中存在的"微分膨胀"问题,引入滑模微分器对虚拟控制量的导数进行估计;同时利用自适应控制技术估计不确定模型参数及包含滑模微分器估计误差和外界干扰的集总干扰上界,并引入鲁棒补偿项处理这些不确定性带来的影响。理论分析证明所设计的控制方法能保证相对姿轨跟踪误差满足预设性能指标要求,仿真结果验证了所设计控制方法的有效性。
关键词
预设性能
相对
姿
轨
耦合控制
滑模微分器
鲁棒自适应控制
Keywords
prescribed performance
coupled control of relative position and attitude
sliding mode differentiator
robust adaptive control
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
下载PDF
职称材料
题名
考虑控制受限的近距离星间相对姿轨耦合控制
被引量：
2
5
作者
陶佳伟
张涛
机构
清华大学自动化系
出处
《清华大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第3期311-316,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(61673239)
文摘
针对航天器交会对接近距离段的相对姿轨耦合控制问题，考虑存在参数不确定性、外部干扰以及控制受限，该文提出了一种考虑控制受限的鲁棒自适应控制方法。利用自适应控制技术估计模型参数的不确定性及外界干扰上界，有效地提高了控制系统的鲁棒性。同时通过引入辅助饱和分析系统来补偿执行机构的饱和非线性，进而满足执行机构的幅值受限要求，确保执行机构饱和受限约束条件下跟踪误差的最终一致有界性，并采用Lyapunov方法严格证明了闭环系统的全局稳定性。最后通过数值仿真验证了控制方法的有效性。
关键词
相对
姿
轨
耦合控制
控制受限
鲁棒自适应控制
Keywords
coupled control spacecraft formation
input constraint
robust adaptive control
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
原文传递
题名
近距离星间相对姿轨耦合动力学建模与控制
被引量：
2
6
作者
苏晏
黎康
机构
北京控制工程研究所
空间智能控制技术重点实验室
出处
《空间控制技术与应用》
2014年第4期20-25,共6页
基金
国家自然科学基金资助项目(61304232)
文摘
针对在轨服务过程中近距离星间相对位置以及相对姿态精确控制的问题,考虑相对姿态与相对轨道之间的耦合作用,建立星间相对姿轨耦合动力学模型.提出编队星相对基准星进行接近绕飞的任务需求,给出相对姿态以及相对轨道的期望状态.设计相对姿态轨道联合控制算法对相对姿态和轨道进行联合控制.仿真结果表明,所设计的控制算法能够很好地抑制相对姿态与相对轨道的相互影响作用,最终实现编队星对基准星的精确指向绕飞运动.
关键词
相对
姿
轨
耦合动力学
目标指向需求
Lyapunov最小
最大控制
Keywords
relative coupled attitude-orbit dynamics
pointing task requirement
Lyapunov min-max control
分类号
V448 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
服务航天器超近程逼近目标的相对姿轨耦合控制
张庆展
靳永强
康志宇
肖余之
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2015
7
下载PDF
职称材料
2
航天器快速绕飞监测的相对姿轨耦合控制
张庆展
靳永强
康志宇
肖余之
《航天控制》
CSCD
北大核心
2014
5
下载PDF
职称材料
3
挠性充液航天器超近程逼近段动力学建模与控制
王首喆
刘华清
张庆展
靳永强
盛英华
《中国空间科学技术》
EI
CSCD
北大核心
2017
3
下载PDF
职称材料
4
具有预设性能的近距离星间相对姿轨耦合控制
陶佳伟
张涛
《系统工程与电子技术》
EI
CSCD
北大核心
2019
2
下载PDF
职称材料
5
考虑控制受限的近距离星间相对姿轨耦合控制
陶佳伟
张涛
《清华大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
2
原文传递
6
近距离星间相对姿轨耦合动力学建模与控制
苏晏
黎康
《空间控制技术与应用》
2014
2
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职称材料
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