控制力矩陀螺速率控制中测角系统的研究 被引量：6

1

作者 邵长胜 陈海鹏 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第1期77-80,共4页

采用轴角变换器和旋转变压器、感应同步器组成的双通道测角系统比其它诸多测角方案有更多的优点。在介绍集成轴角变换器的工作原理后,详细介绍了用于控制力矩陀螺速率控制系统中的测角系统。实践证明它具有结构简单、调试容易、可靠性... 采用轴角变换器和旋转变压器、感应同步器组成的双通道测角系统比其它诸多测角方案有更多的优点。在介绍集成轴角变换器的工作原理后,详细介绍了用于控制力矩陀螺速率控制系统中的测角系统。实践证明它具有结构简单、调试容易、可靠性高和抗干扰能力强等优点。 展开更多

关键词 测角系统 速率控制 轴角变换器 旋转变压器 感应同步器 控制力矩陀螺 航天姿态控制

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执行机构故障的航天器姿态容错控制 被引量：18

2

作者 耿云海 金荣玉 +1 位作者 陈雪芹 李冬柏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1186-1194,共9页

针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制... 针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。 展开更多

关键词 航天器姿态控制 容错控制 执行机构故障 线性变参数(LPV) 鲁棒变增益控制

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基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架 被引量：15

3

作者 周黎妮 唐国金 罗亚中 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第10期2517-2520,2524,共5页

搭建了基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架;基于该框架和非线性控制设计模块完成了一类带动量轮机构的航天器PD姿态控制器参数优化设计与姿态仿真研究。研究结果表明:1)基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制... 搭建了基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架;基于该框架和非线性控制设计模块完成了一类带动量轮机构的航天器PD姿态控制器参数优化设计与姿态仿真研究。研究结果表明:1)基于Matlab/Simulink的航天器姿态动力学与控制仿真框架具有可重用性好、继承性强的优点;2)非线性控制设计模块可以有效地完成非线性系统控制器参数优化设计。 展开更多

关键词 MATLAB/SIMULINK 航天器姿态控制 非线性控制设计模块 仿真 PD控制器参数优化

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航天器姿态的神经网络动态逆控制 被引量：6

4

作者 王彪 唐超颖 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期246-249,共4页

针对航天器姿态系统,提出了一种基于自适应神经网络动态逆的控制算法。该算法针对滚转、俯仰和偏航三个姿态子系统,设计了两组神经网络:第一组是BP网络,用来逼近三个姿态通道的非线性项,可获得姿态逆模型;第二组是非线性自适应神经网络... 针对航天器姿态系统,提出了一种基于自适应神经网络动态逆的控制算法。该算法针对滚转、俯仰和偏航三个姿态子系统,设计了两组神经网络:第一组是BP网络,用来逼近三个姿态通道的非线性项,可获得姿态逆模型;第二组是非线性自适应神经网络,用于在线实时地补偿逆模型存在的误差和外加干扰。详细分析了非线性自适应神经网络的拓扑结构、学习规则和调整算法。给出了应用该算法的具体实例,通过仿真实验证明该算法的有效性。 展开更多

关键词 自适应控制 神经网络 航天器姿态控制

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航天器姿态控制输入饱和问题综述 被引量：9

5

作者 王靓玥 郭延宁 +1 位作者 马广富 刘魏林 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期11-21,共11页

针对航天器姿态控制输入饱和问题的解决方法进行了梳理和归纳,将技术途径主要分为三类,对每一类中具体方法的设计思想、数学形式及工作特征进行了分析与比较,总结得出特点、效果效用以及适用范围,主要有:1)控制律整体考虑饱和类:如饱和... 针对航天器姿态控制输入饱和问题的解决方法进行了梳理和归纳,将技术途径主要分为三类,对每一类中具体方法的设计思想、数学形式及工作特征进行了分析与比较,总结得出特点、效果效用以及适用范围,主要有:1)控制律整体考虑饱和类:如饱和函数法、限幅函数法、切换函数法、抗饱和控制等。由于可高效发挥执行机构能力,但形式复杂,适用于对调节时间有要求、计算能力强的航天器快速姿态机动任务;2)控制律各项分别考虑饱和类:如类PD控制、反步法等。由于设计简单,但执行机构不能充分利用,适合对调节时间无要求或低成本小卫星的姿态调节任务;3)考虑饱和约束的优化类:如时间/能量/燃料最优控制及混合指标最优等。由于可用于多约束指标最优问题,但计算量大且依赖精确数学模型,适合于大型航天器的最优姿态机动任务或未来航天器控制任务。本文工作以期为实际任务提供有效支撑。 展开更多

关键词 航天器姿态控制 输入饱和 限幅函数 类PD控制 最优化

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基于事件驱动的航天器姿态自适应跟踪控制 被引量：6

6

作者 林子杰 陆国平 +1 位作者 吕旺 吴宝林 《航天控制》 CSCD 北大核心 2021年第1期32-39,共8页

针对即插即用无线小卫星模块间通信资源约束以及航天器惯量信息难以精确获得下的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于事件驱动的航天器姿态自适应跟踪算法。该算法在跟踪控制过程中,通过自适应控制律对转动惯量矩阵进行估计,同时引入事件... 针对即插即用无线小卫星模块间通信资源约束以及航天器惯量信息难以精确获得下的姿态跟踪控制问题,提出了一种基于事件驱动的航天器姿态自适应跟踪算法。该算法在跟踪控制过程中,通过自适应控制律对转动惯量矩阵进行估计,同时引入事件驱动控制策略,只在驱动条件满足时对控制器进行更新,能有效改善模块间通信频率。然后根据Lyapunov方法证明了闭环控制系统的渐近有界稳定性,并证明了该事件驱动控制无Zeno行为。最后,数值仿真结果验证该控制算法的有效性。 展开更多

关键词 航天器姿态控制 事件驱动控制 自适应控制 通讯受限 模型不确定

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基于四元数的航天器姿态非线性控制器 被引量：3

7

作者 祝乔 汪旭东 崔家瑞 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2012年第2期170-173,179,共5页

针对由四元数描述的航天器姿态控制系统进行了非线性反馈控制器设计.首先,得到一类含角速度测量的反馈控制律.该控制律不仅可以保证闭环系统是全局渐近稳定的,而且保证了2个期望的平衡位置都是稳定的.然后,利用基于四元数的滤波器取代... 针对由四元数描述的航天器姿态控制系统进行了非线性反馈控制器设计.首先,得到一类含角速度测量的反馈控制律.该控制律不仅可以保证闭环系统是全局渐近稳定的,而且保证了2个期望的平衡位置都是稳定的.然后,利用基于四元数的滤波器取代角速度测量,得到一类无需角速度测量的反馈控制律.该控制律同样保证了闭环系统的全局渐近稳定性和2个稳定的期望平衡位置.值得注意的是,2个稳定的期望平衡位置,将促使由任意初始姿态出发的轨迹都就近收敛至任意期望平衡位置.最后,数值仿真展示了所得反馈控制律的优势. 展开更多

关键词 航天器姿态控制 四元数 非线性反馈控制 无角速度测量

原文传递

基于双框架变速控制力矩陀螺的航天器姿态控制研究 被引量：4

8

作者 陈璐 袁建平 《电子设计工程》 2014年第23期114-117,122,共5页

针对航天器的三维姿态控制问题,研究了一种新型的航天器姿态控制执行机构—双框架变速控制力矩陀螺(DGV),得到基于DGV的精确的航天器姿态动力学方程,分析其力矩放大效应和奇异性。基于Lyapunov稳定性理论设计了航天器姿态跟踪的非线性... 针对航天器的三维姿态控制问题,研究了一种新型的航天器姿态控制执行机构—双框架变速控制力矩陀螺(DGV),得到基于DGV的精确的航天器姿态动力学方程,分析其力矩放大效应和奇异性。基于Lyapunov稳定性理论设计了航天器姿态跟踪的非线性反馈控制律及基于速度和加速度的操纵律。仿真结果表明,一个DGV即能有效地完成航天器三维的姿态控制。 展开更多

关键词 航天器姿态控制 双框架变速控制力矩陀螺 非线性反馈 操纵律

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输入饱和下多航天器分布式固定时间输出反馈姿态协同控制 被引量：2

9

作者 许闯 吴宝林 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期221-238,共18页

研究有向通信拓扑结构下存在输入饱和时多航天器分布式固定时间输出反馈姿态协同控制问题。首先,针对只有部分航天器可以获得主航天器姿态和角速度状态信息问题,设计了一个固定时间主航天器状态观测器来观测主航天器状态信息。针对航天... 研究有向通信拓扑结构下存在输入饱和时多航天器分布式固定时间输出反馈姿态协同控制问题。首先,针对只有部分航天器可以获得主航天器姿态和角速度状态信息问题,设计了一个固定时间主航天器状态观测器来观测主航天器状态信息。针对航天器无法测量自身角速度的情况,设计了一个固定时间航天器角速度观测器,实现了在固定时间内观测出航天器角速度信息。然后,基于固定时间主航天器状态观测器和固定时间航天器角速度观测器,设计一个固定时间输出反馈姿态追踪控制器,并证明了系统固定时间稳定性。此外,仿真结果也验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 输入饱和 输出反馈 固定时间控制 协同控制 多航天器 航天器姿态控制

原文传递

带VSCMGs的航天器姿态稳定及功率补偿控制 被引量：3

10

作者 田林 徐世杰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期201-205,共5页

基于变速控制力矩陀螺群动力学模型建立其复合控制方程和分系统解耦约束方程,用矩阵投影方法同步设计得到航天器姿态与能量一体控制复合操纵律,利用Lyapunov方法分析了转子轴向惯量误差对姿态控制分系统的影响.根据飞轮转子轴向惯量与... 基于变速控制力矩陀螺群动力学模型建立其复合控制方程和分系统解耦约束方程,用矩阵投影方法同步设计得到航天器姿态与能量一体控制复合操纵律,利用Lyapunov方法分析了转子轴向惯量误差对姿态控制分系统的影响.根据飞轮转子轴向惯量与功率输出之间的误差关系设计出功率控制补偿器.复合操纵律中的力矩和功率两解形式相同,约束方程使得姿态与能量控制两分系统解耦,便于进行考虑执行机构特性的闭环控制系统性能分析.考虑飞轮转子轴向惯量误差时,姿态控制分系统的输出耗散特性使其能够保持稳定,而功率控制分系统输出误差与转子轴向惯量误差成比例关系,经过补偿后功率输出能满足控制要求. 展开更多

关键词 航天器姿态控制 变速控制力矩陀螺群 LYAPUNOV方法 功率补偿

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网络化航天器弹性姿态跟踪控制 被引量：2

11

作者 于洋 陈哲 袁源 《指挥与控制学报》 CSCD 2023年第2期164-174,共11页

针对网络化航天器姿态弹性跟踪控制问题,借鉴主动抗干扰控制思想,设计攻击检测机制对控制器端到执行器端网络攻击进行监测,利用网络通道传输信息设计两个自适应观测器,在抑制内部噪声的同时对外界扰动及恶意攻击信号进行实时估计.采用... 针对网络化航天器姿态弹性跟踪控制问题,借鉴主动抗干扰控制思想,设计攻击检测机制对控制器端到执行器端网络攻击进行监测,利用网络通道传输信息设计两个自适应观测器,在抑制内部噪声的同时对外界扰动及恶意攻击信号进行实时估计.采用多前馈与反馈相结合的方式设计复合抗干扰及抗攻击控制器,抵消扰动及攻击对系统性能的影响,提升网络化航天器系统的安全性及稳定性. 展开更多

关键词 航天器姿态控制 自适应观测器 弹性控制 抗干扰控制

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基于控制力矩陀螺的航天器功率最优姿态控制 被引量：2

12

作者 李兵科 于延波 +2 位作者 王蜀泉 谭永华 岳文龙 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期30-39,共10页

本文研究基于控制力矩陀螺利用零子空间的航天器姿态控制功率优化问题.航天器采用4个为一组的控制力矩陀螺(CMG)作为姿态控制执行机构.对于N-CMG(N≥4)组而言,如非进入奇异构型,控制的解空间存在一维自由度的零运动.利用该自由度,根据... 本文研究基于控制力矩陀螺利用零子空间的航天器姿态控制功率优化问题.航天器采用4个为一组的控制力矩陀螺(CMG)作为姿态控制执行机构.对于N-CMG(N≥4)组而言,如非进入奇异构型,控制的解空间存在一维自由度的零运动.利用该自由度,根据设定的功率函数,可通过局部优化算法在零运动空间求解功率最优解.将该功率最优化算法分别应用于姿态跟踪任务与姿态稳定任务,仿真结果表明,这种功率最优算法对姿态稳定任务具有更好的功率优化效果. 展开更多

关键词 控制力矩陀螺(CMG) 功率最优 航天器姿态控制

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各向同性线性系统理论研究综述 被引量：2

13

作者 周彬 任玉武 姜怀远 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期2433-2443,共11页

各向同性线性系统作为一类特殊的线性系统,不仅具有广泛的应用背景,还具备许多一般线性系统不具有的特殊性质.鉴于此,系统地归纳总结各向同性线性系统的特点,特别是这类系统与其对应的复系数线性系统之间的关联;此外,讨论对各向同性线... 各向同性线性系统作为一类特殊的线性系统,不仅具有广泛的应用背景,还具备许多一般线性系统不具有的特殊性质.鉴于此,系统地归纳总结各向同性线性系统的特点,特别是这类系统与其对应的复系数线性系统之间的关联;此外,讨论对各向同性线性系统设计各向同性反馈的必要性,并以航天器姿态控制系统为例介绍各向同性线性系统的具体应用实例;结合几类常见的可用各向同性线性系统描述的工程控制系统,对现有的相关结果进行归纳和介绍;最后对各向同性线性系统进一步的研究方向进行简单的展望. 展开更多

关键词 各向同性线性系统 复系数线性系统 各向同性反馈 航天器姿态控制

原文传递

航天器姿态稳定的自适应有限时间控制 被引量：2

14

作者 高计委 蔡远利 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期275-280,共6页

针对刚体航天器姿态控制问题,设计了有限时间状态反馈控制律。考虑存在惯性不确性和外部扰动条件下,采用四元数将姿态系统模型转化为Lagrange模型,并且首次将其以状态空间形式表示。其次,基于齐次性理论来设计标称控制器,在此基础上利... 针对刚体航天器姿态控制问题,设计了有限时间状态反馈控制律。考虑存在惯性不确性和外部扰动条件下,采用四元数将姿态系统模型转化为Lagrange模型,并且首次将其以状态空间形式表示。其次,基于齐次性理论来设计标称控制器,在此基础上利用自适应滑模方法抑制总不确定进而使姿态系统能够在有限时间内收敛到原点,并且利用Lyapunov理论对其进行证明。该算法不需要事先获得总不确定的边界,对实际问题具有很好的实用性和有效性。数值仿真对比表明,此方法具有较快的收敛速度、较高的控制精度及较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 航天器姿态控制 有限时间稳定 鲁棒性 自适应滑模

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基于二阶滑模的刚体航天器姿态跟踪控制

15

作者 林壮 段广仁 宋申民 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期346-350,共5页

针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于二阶滑模的姿态跟踪控制方法。首先介绍高阶滑模控制基本原理,并建立基于修正罗德里格参数(modified Rodrigues parame-ter,MRP)描述的航天器数学模型,采用... 针对存在参数不确定性和外加干扰的刚体航天器的姿态跟踪控制问题,提出一种基于二阶滑模的姿态跟踪控制方法。首先介绍高阶滑模控制基本原理,并建立基于修正罗德里格参数(modified Rodrigues parame-ter,MRP)描述的航天器数学模型,采用李雅普诺夫第二法推导二阶滑模姿态控制律。理论分析和仿真结果表明该方法能够有效消除系统抖振,并实现航天器姿态跟踪的精确定位,且系统具有全局稳定性和鲁棒性。 展开更多

关键词 二阶滑模 航天器姿态控制 姿态跟踪 修正罗德里格参数

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基于自适应模糊滑模的卫星姿态控制方法 被引量：2

16

作者 张大伟 程卫强 《上海航天》 2013年第2期1-6,49,共7页

研究了对地观测卫星的非线性姿态控制方法。建立了对地观测卫星基于四元数的误差姿态运动学方程和姿态动力学方程。设计滑模变量,用滑模变结构控制保证系统的稳定性和对强干扰的鲁棒性,用自适应模糊系统消除滑模控制中固有的控制变量抖... 研究了对地观测卫星的非线性姿态控制方法。建立了对地观测卫星基于四元数的误差姿态运动学方程和姿态动力学方程。设计滑模变量,用滑模变结构控制保证系统的稳定性和对强干扰的鲁棒性,用自适应模糊系统消除滑模控制中固有的控制变量抖振。用非自治系统的Lyapunov稳定性理论分析证明了设计的闭环系统为一致渐进稳定。数值仿真结果表明:设计的控制方法在大角度姿态随动和受较大时变干扰力矩作用时均有良好的控制效果。 展开更多

关键词 航天器姿态控制 对地观测卫星 自适应模糊滑模控制 喷气推力器

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一种基于2DOF H_∞控制器的航天器姿态控制方法 被引量：2

17

作者 梁红义 张锦江 《空间控制技术与应用》 2010年第2期42-46,共5页

研究某航天器俯仰轴姿态的二自由度鲁棒控制问题.首先分析俯仰轴系统中存在的主要不确定性,建立系统的结构与非结构不确定模型;然后将二自由度鲁棒控制方法应用于俯仰轴系统中设计H∞控制器,由于得到的H∞控制器阶次过高,对其进行降阶处... 研究某航天器俯仰轴姿态的二自由度鲁棒控制问题.首先分析俯仰轴系统中存在的主要不确定性,建立系统的结构与非结构不确定模型;然后将二自由度鲁棒控制方法应用于俯仰轴系统中设计H∞控制器,由于得到的H∞控制器阶次过高,对其进行降阶处理;最后进行仿真验证.结果表明该控制器对干扰力矩和参数不确定性的影响具有良好的鲁棒稳定性. 展开更多

关键词 二自由度鲁棒控制 H∞控制 航天器姿态控制 鲁棒稳定性

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案例一:电推进羽流参数测试技术助力航天器研制

18

作者 邓星亮 卢佳林 《中国计量》 2023年第6期33-35,共3页

1案例情况1.1背景摘要电推进系统具有高比冲、高控制精度、长寿命等显著优势,能够满足航天器姿态控制、位置保持、阻力补偿、轨道转移等不同任务要求,且能够大幅提高有效载荷、降低成本、延长寿命,国际上已进入广泛应用阶段,甚至把是否... 1案例情况1.1背景摘要电推进系统具有高比冲、高控制精度、长寿命等显著优势,能够满足航天器姿态控制、位置保持、阻力补偿、轨道转移等不同任务要求,且能够大幅提高有效载荷、降低成本、延长寿命,国际上已进入广泛应用阶段,甚至把是否采用电推进作为衡量卫星平台先进性的重要标志之一。我国在低轨互联网卫星、空间对抗、深空探测、引力波探测、商业航天等各领域对先进航天电推进技术都有迫切需求,电推进技术已进入全面应用阶段。 展开更多

关键词 电推进系统 参数测试 轨道转移 航天器姿态控制 引力波探测 航天器研制 空间对抗 降低成本

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航天器姿态控制的区间参数化方法 被引量：1

19

作者 汪洋 龚薇 +2 位作者 张江伟 余琪 朱勃帆 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2020年第5期59-64,72,共7页

考虑一类航天器姿态最优控制问题,通过控制参数化的方法和约束转录的方法,将航天器姿态最优控制问题转化为最优参数选择问题.提出一种新的区间时间变换方法用于解决最优参数选择问题的切换时间点的计算问题.将时间切换点按顺序分为一系... 考虑一类航天器姿态最优控制问题,通过控制参数化的方法和约束转录的方法,将航天器姿态最优控制问题转化为最优参数选择问题.提出一种新的区间时间变换方法用于解决最优参数选择问题的切换时间点的计算问题.将时间切换点按顺序分为一系列子集,将每个集合的所在的时域宽度作为决策变量进行优化,每个子集内的切换时间点将会随着此决策变量线性变化.由此,控制值将分布在数个稠密或稀疏的区间内,而不是由均分的分段常值函数表示.相比于全时间节点优化技术,此方法有效的降低了需要计算的决策变量的数量,增加了算法的执行效率. 展开更多

关键词 控制参数化 航天器姿态控制 时间变换 约束转录

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飞轮的妙用 被引量：1

20

作者 贾书惠 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2002年第1期72-74,共3页

在物体内部安装飞轮，通过驱动飞轮所获得的反力矩可以控制物体的方位，这一原理不仅用于航天器的姿态控制，而且可用于增加机器人、走钢丝杂技演员的稳定性，甚至用来表演魔术．

关键词 反作用飞轮 航天器姿态控制 走钢丝杂技 稳定性

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