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基于CCD星跟踪器的飞行器姿态估计算法研究 被引量：15
1
作者 李立宏 曹泉 +1 位作者 张福恩 林涛 《光电工程》 CAS CSCD 2000年第1期20-24,共5页
第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表... 第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表明效果良好。 展开更多
关键词 CCD星跟踪器 飞行器姿态 遗传算法 姿态测量系统
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航天器姿态预设性能控制方法综述 被引量：19
2
作者 魏才盛 罗建军 殷泽阳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1167-1176,共10页
针对存在不确定惯量矩阵及其它未知不确定性(如执行器故障、航天器结构发生突变等)下的航天器姿态控制问题,综述了预设性能控制及其应用的研究进展。首先阐释了预设性能控制方法的基本内涵及其关键步骤;然后分析总结了现有航天器姿态控... 针对存在不确定惯量矩阵及其它未知不确定性(如执行器故障、航天器结构发生突变等)下的航天器姿态控制问题,综述了预设性能控制及其应用的研究进展。首先阐释了预设性能控制方法的基本内涵及其关键步骤;然后分析总结了现有航天器姿态控制以及预设性能控制研究的基本概况与发展趋势;最后面向未来复杂化、智能化的空间任务对航天器控制系统提出的新需求,提出航天器预设性能控制值得研究的问题和方向。 展开更多
关键词 预设性能控制 航天器姿态 鲁棒控制 瞬态与稳态性能
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基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法 被引量：13
3
作者 郑万波 夏亮 郝志航 《吉林大学学报（信息科学版）》 CAS 2003年第1期27-30,共4页
在分析星敏感器姿态测量原理的基础上,给出了利用方程组进行姿态计算和平差的方法并予以实现,且对仿真结果进行了分析。结果表明,该方法具有较快的计算速度(0.1ms以下),参与计算的星为5～8颗时满足星敏感器的精度要求,基于星敏感器的卫... 在分析星敏感器姿态测量原理的基础上,给出了利用方程组进行姿态计算和平差的方法并予以实现,且对仿真结果进行了分析。结果表明,该方法具有较快的计算速度(0.1ms以下),参与计算的星为5～8颗时满足星敏感器的精度要求,基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法可以在实际中应用。 展开更多
关键词 星敏感器 卫星瞬时姿态 姿态测量 姿态计算 计算方法 姿态角
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基于事件触发的航天器姿态自适应容错控制 被引量：11
4
作者 张嘉芮 陈弈澄 +2 位作者 董新蕾 王焕杰 齐瑞云 《飞控与探测》 2020年第2期17-25,共9页
针对航天器通信和计算资源约束以及执行器故障场景下的姿态控制问题,提出了一种基于事件触发的航天器姿态自适应容错控制策略。首先,采用自适应方法估计故障信息、外界扰动等系统中未知参数,并引入事件触发机制,在执行器故障下实现容错... 针对航天器通信和计算资源约束以及执行器故障场景下的姿态控制问题,提出了一种基于事件触发的航天器姿态自适应容错控制策略。首先,采用自适应方法估计故障信息、外界扰动等系统中未知参数,并引入事件触发机制,在执行器故障下实现容错控制的同时,节约星载计算机的计算资源。然后,基于李雅普诺夫方法证明了所提出的控制策略保证了闭环系统状态全局一致且最终有界稳定,并能有效避免Zeno现象,保证了执行器故障场景下对姿态的精确控制。最后,应用于航天器的姿态稳定试验,仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 事件触发控制 执行器故障 容错控制 自适应控制 航天器姿态
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航天器姿态机动规划技术研究进展 被引量：3
5
作者 徐瑞 朱哲 +3 位作者 李朝玉 范宇麒 朱圣英 尚海滨 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期155-167,共13页
以航天器多约束姿态控制为背景,围绕姿态机动路径的复杂约束处理问题,对姿态机动规划技术的规划模型、方法研究现状与未来发展趋势进行了论述、分析与归纳。首先介绍了航天器姿态机动规划模型,随后梳理并总结了航天器姿态机动规划技术... 以航天器多约束姿态控制为背景,围绕姿态机动路径的复杂约束处理问题,对姿态机动规划技术的规划模型、方法研究现状与未来发展趋势进行了论述、分析与归纳。首先介绍了航天器姿态机动规划模型,随后梳理并总结了航天器姿态机动规划技术发展历程及现状,从方法逻辑、设计思想等方面对姿态机动规划方法进行分类和关键技术分析,进一步根据技术发展脉络和未来航天任务需求,提出了航天器姿态机动规划技术的若干发展趋势。 展开更多
关键词 航天器姿态 姿态控制 姿态机动 姿态规划
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状态与输入受限的二阶多输入多输出非线性系统自适应控制（英文） 被引量：4
6
作者 刘旺魁 魏毅寅 段广仁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期533-541,共9页
针对含有状态和输入受限的二阶多输入多输出非线性系统的控制问题,提出了一种自适应控制策略.通过综合利用障碍Lyapunov函数和动态面控制方法的特性,使得系统的状态满足约束条件而且能够减少计算量.此外,为了处理输入约束和系统中的不... 针对含有状态和输入受限的二阶多输入多输出非线性系统的控制问题,提出了一种自适应控制策略.通过综合利用障碍Lyapunov函数和动态面控制方法的特性,使得系统的状态满足约束条件而且能够减少计算量.此外,为了处理输入约束和系统中的不确定性的影响,分别设计了辅助系统和自适应算法.通过理论分析表明,闭环系统的所有状态都是有界的,而且系统的状态和输入都满足约束条件.最后,通过一个数值仿真算例和一个实际的航天器姿态控制系统的仿真来验证所提出的自适应控制策略的有效性. 展开更多
关键词 障碍Lyapunov函数 动态面控制 状态与输入受限 自适应控制 航天器姿态
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航天器姿态动力学有限时间的混沌控制 被引量：4
7
作者 陈恒 雷腾飞 尹劲松 《徐州工程学院学报（自然科学版）》 CAS 2016年第2期67-73,共7页
针对一类航天器刚体姿态运动方程,首先对方程中的混沌特性进行了混沌动力学分析研究;其次提出了航天刚体姿态混沌运动的主动-有限时间控制,该控制器可以实现对时间的控制即通过调节终端吸引子的权数实现;最后,通过仿真验证了所提出的控... 针对一类航天器刚体姿态运动方程,首先对方程中的混沌特性进行了混沌动力学分析研究;其次提出了航天刚体姿态混沌运动的主动-有限时间控制,该控制器可以实现对时间的控制即通过调节终端吸引子的权数实现;最后,通过仿真验证了所提出的控制策略.仿真结果表明,设计的有限时间控制器比传统的控制器具有更强的鲁棒性和快速响应能力. 展开更多
关键词 航天器姿态 混沌 混沌同步 有限时间
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绳系释放时的航天器耦合动力学分析 被引量：3
8
作者 余本嵩 金栋平 庞兆君 《中国科学：物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第8期858-864,共7页
本文研究了绳系释放对于航天器刚体姿态的影响.基于离散的系绳黏弹性模型,建立了航天器和系绳间刚-柔耦合的时变非线性动力学模型.以Kissel释放控制律为例,研究了系绳自由释放及受控释放时航天器姿态动力学问题,揭示了绳系释放对于航天... 本文研究了绳系释放对于航天器刚体姿态的影响.基于离散的系绳黏弹性模型,建立了航天器和系绳间刚-柔耦合的时变非线性动力学模型.以Kissel释放控制律为例,研究了系绳自由释放及受控释放时航天器姿态动力学问题,揭示了绳系释放对于航天器本体姿态的影响规律.结果表明,系绳自由释放末的冲击可致航天器旋转,而受控系绳释放使航天器产生绕其局部平衡位置的振荡.航天器初始姿态对绳系航天器的释放动力学具有显著影响. 展开更多
关键词 刚-柔耦合 航天器姿态 绳系释放 动力学
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基于卡尔曼滤波重构GRACE-FO姿态数据 被引量：1
9
作者 梁磊 闫易浩 +5 位作者 王长青 朱紫彤 高铭 钟敏 于锦海 徐焕 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期4602-4615,共14页
重力卫星姿态数据通过非保守力转换和KBR(K-Band Ranging)天线相位中心改正影响时变重力场模型精度,因此如何获取高精度的姿态数据是原始载荷数据处理的重要研究内容.GRACE-FO(GRACE Follow-On)每颗卫星均安装了三颗星敏感器和一个惯性... 重力卫星姿态数据通过非保守力转换和KBR(K-Band Ranging)天线相位中心改正影响时变重力场模型精度,因此如何获取高精度的姿态数据是原始载荷数据处理的重要研究内容.GRACE-FO(GRACE Follow-On)每颗卫星均安装了三颗星敏感器和一个惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit)测量卫星姿态数据.星敏感器对姿态的低频部分敏感,惯性测量单元对姿态的高频部分敏感,融合这两类数据可以获得高精度的姿态数据.为此,本文首先基于扩展Kalman滤波,以四元数和陀螺仪漂移参数为状态变量推导了一种新的姿态Kalman滤波融合算法.然后基于GRACE-FO Level-1A实测数据验证本文提出的姿态Kalman滤波算法是否可行,并分析对反演时变重力场模型精度的影响.对于GRACE-FO星敏感器数据处理而言,融合多个星敏感器数据可以抑制高频部分噪声的精度,特别对于三个星敏感器融合的精度要略高于两个星敏感器融合.对于星敏感器与IMU融合而言,本文解算的姿态数据充分融合了IMU测量的角速度信息,相较于官方机构精度至少提高了3倍,并在0.01~0.1 Hz上噪声水平要低一个量级左右.对时变重力场反演而言,从反演时变重力场模型的阶方差和等效水高上看,在任务初期姿态数据误差引起的时变重力场模型误差大约为5%,而进入任务稳定期时反演的重力场模型精度基本一致.目前姿态数据的精度对反演的时变重力场模型的精度影响很小,影响时变重力场模型的精度主要来源于其他误差. 展开更多
关键词 GRACE-FO 卫星姿态 姿态Kalman滤波 星敏感器 惯性测量单元 时变重力场模型
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一种新的航天器姿态快速测量方法 被引量：2
10
作者 张杰 张巍 +2 位作者 范生宏 王顺 鲁利刚 《无线电通信技术》 2017年第4期67-70,共4页
针对航天器组件装调及实验阶段,姿态准直测量过程需要频繁建站的问题,提出了一种航天器组件姿态快速测量方法。该方法采用调整装置,将卫星本体坐标系XOY面调整到与大地水平,根据整星立方镜和组件立方镜的标定数据,快速反算出用于组件准... 针对航天器组件装调及实验阶段,姿态准直测量过程需要频繁建站的问题,提出了一种航天器组件姿态快速测量方法。该方法采用调整装置,将卫星本体坐标系XOY面调整到与大地水平,根据整星立方镜和组件立方镜的标定数据,快速反算出用于组件准直测量的经纬仪的理论指向,指导产品组件姿态的快速调整。经实验验证,该快速调整方法精度满足设计要求,测量效率大幅提升。 展开更多
关键词 航天器姿态 准直测量 快速调整
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五自由度气浮台位置和姿态的分数阶控制 被引量：1
11
作者 邓立为 宋申民 陈兴林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-7,共7页
针对五自由度气浮台星体模拟器的姿态平台和位移平台,分别设计分数阶滑模控制器和分数阶PDμ控制器.首先,针对具有重力不平衡力矩和执行机构安装偏差的姿态平台模型,设计了模糊参数自整定的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的信息... 针对五自由度气浮台星体模拟器的姿态平台和位移平台,分别设计分数阶滑模控制器和分数阶PDμ控制器.首先,针对具有重力不平衡力矩和执行机构安装偏差的姿态平台模型,设计了模糊参数自整定的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的信息记忆性与遗传特性,在传统滑模控制中引入分数阶微分算子,利用模糊推理机制进行开关增益参数的自整定,使新型控制器具有模糊控制、分数阶微分和滑模控制等多重优点.利用分数阶Lyapunov稳定性定理,证明了系统的稳定性.其次,针对与姿态平台有耦合效应的位移平台模型,设计了分数阶PDμ控制器;最后,在仿真过程中考虑执行机构的实际运行特性,以数值仿真的形式进一步说明了所提出控制器的有效性和良好的控制性能. 展开更多
关键词 航天器姿态 分数阶微积分 分数阶滑模控制 气浮仿真平台 鲁棒控制
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基于同波束干涉测量的航天器姿态测量研究
12
作者 张天刚 任天鹏 +2 位作者 谢剑锋 路伟涛 尹飞飞 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期19-26,共8页
基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和... 基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和观测俯仰角的关系进行了分析和验证。结果表明,利用3个地面测站针对航天器上3个下行天线信号开展同波束干涉测量,辅以精度因子约束进行姿态解算,可以获得有效的航天器姿态信息,其精度最高可达0.001°。该方法可以作为在轨航天器姿态测量的备份手段。 展开更多
关键词 航天器姿态 地基同波束干涉测量 姿态测量 误差分析 观测俯仰角
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基于Adomian分解法的分数阶航天器姿态动力系统的求解与同步控制
13
作者 陈恒 雷腾飞 《徐州工程学院学报（自然科学版）》 CAS 2017年第3期87-92,共6页
针对分数阶航天器刚体姿态运动系统,首先根据航天姿态动力系统的分数阶特性,提出了系统的分数阶模型,并运用Adomian分解法对其进行求解与混沌特性仿真;其次运用简单的单向耦合同步策略,设计出了同量分数阶航天姿态动力系统的同步控制器... 针对分数阶航天器刚体姿态运动系统,首先根据航天姿态动力系统的分数阶特性,提出了系统的分数阶模型,并运用Adomian分解法对其进行求解与混沌特性仿真;其次运用简单的单向耦合同步策略,设计出了同量分数阶航天姿态动力系统的同步控制器;最后通过仿真验证了所提出的控制策略.仿真结果表明了所提出同步控制器的可实现以及有效性. 展开更多
关键词 航天器姿态 分数阶 ADOMIAN分解法 混沌控制
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四元数的核心矩阵及其在航天器姿态控制中的应用 被引量：18
14
作者 陈万春 肖业伦 +1 位作者 赵丽红 邹晖 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第5期389-392,共4页
基于旋转群代数 ,以航天器姿态控制研究为背景 ,提出了四元数的核心矩阵的概念。以此为中心 ,首先导出了核心矩阵本身、逆、行列式及其导数的若干关系式 ,然后应用核心矩阵得到了四元数姿态误差及其运动学关系的非常简洁的表示形式 ,最... 基于旋转群代数 ,以航天器姿态控制研究为背景 ,提出了四元数的核心矩阵的概念。以此为中心 ,首先导出了核心矩阵本身、逆、行列式及其导数的若干关系式 ,然后应用核心矩阵得到了四元数姿态误差及其运动学关系的非常简洁的表示形式 ,最后利用核心矩阵证明了用缩减四元数为广义坐标和以常规 Euler角为广义坐标对描述航天器姿态动力学的等效性。研究结果可应用于航天器的快速。 展开更多
关键词 四元数 广义坐标 核心矩阵 航天器 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：16
15
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
16
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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航天器控制的现状与未来 被引量：16
17
作者 吴宏鑫 谈树萍 《空间控制技术与应用》 2012年第5期1-7,共7页
航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提... 航天器控制技术是决定航天器发展水平的关键技术之一.针对不同航天活动对航天器控制的特殊要求,分析了高性能卫星、载人航天器、月球探测器和深空探测器等航天器控制的现状.杨嘉墀院士指出航天器控制必将走向智能自主控制之路.进一步提出,航天器智能自主控制应秉承"理论方法、系统结构、器部件要同步研究"的思想和方法.从目前应用情况看,北京控制工程研究所提出的基于特征模型的智能自适应控制方法是大有前途的方法. 展开更多
关键词 航天器姿态与轨道控制 智能自主控制 特征模型 智能自适应控制
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一种笛卡儿空间的自由漂浮空间机器人路径规划方法 被引量：12
18
作者 张福海 付宜利 王树国 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期187-192,共6页
针对自由漂浮空间机器人工作时需保证载体姿态稳定的问题,提出了一种笛卡儿空间内载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人非完整路径规划方法.首先,基于自由漂浮空间机器人特征方程和角动量守恒方程得到广义雅可比矩阵;其次,出于路径规划的需... 针对自由漂浮空间机器人工作时需保证载体姿态稳定的问题,提出了一种笛卡儿空间内载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人非完整路径规划方法.首先,基于自由漂浮空间机器人特征方程和角动量守恒方程得到广义雅可比矩阵;其次,出于路径规划的需要,分析了载体姿态无扰的自由漂浮空间机器人可达工作空间;最后,引入相关系数,设计了笛卡儿空间内的无扰向量合成算法.仿真得到的路径规划结果表明机械臂末端达到目标点的同时确保了载体姿态无扰动,从而验证了所提方法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 自由漂浮空间机器人 载体姿态无扰 非完整路径规划 笛卡儿空间
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航天器姿态动力学中的稳定性、分岔和混沌 被引量：12
19
作者 刘延柱 陈立群 +1 位作者 成功 戈新生 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2000年第3期351-357,共7页
讨论航天器姿态动力学中的若干非线性问题．总结了多刚体、柔性体和充液体航天器姿态 稳定性的研究成果．综述了航天器姿态运动的分岔和混沌的研究进展．展望了该领域的发展趋势．
关键词 航天器姿态动力学 稳定性 分岔 混沌 非线性
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具有非凸约束的航天器姿态机动预测控制 被引量：13
20
作者 程小军 崔祜涛 +1 位作者 崔平远 徐瑞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1070-1076,共7页
针对航天器带有非凸几何约束以及输入有界的问题,提出了一种姿态机动预测控制算法。分析了姿态机动所受到的几何约束,并对非凸二次形式约束及其Hesse矩阵进行研究,证明了该约束的非凸性。通过对正定Hesse矩阵的构造,给出非凸约束凸化映... 针对航天器带有非凸几何约束以及输入有界的问题,提出了一种姿态机动预测控制算法。分析了姿态机动所受到的几何约束,并对非凸二次形式约束及其Hesse矩阵进行研究,证明了该约束的非凸性。通过对正定Hesse矩阵的构造,给出非凸约束凸化映射关系。最后给出姿态机动预测控制律,解决了由于姿态机动过程中非凸约束造成的全局解收敛困难以及路径安全性问题。数值仿真结果显示该算法不仅能在大范围内得到优化姿态路径,同时满足所有约束。 展开更多
关键词 航天器姿态机动 预测控制 非凸约束 凸规划
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