【摘 要】
：
针对相对运动航天器姿轨一体化控制问题,考虑执行器故障和控制输入饱和的影响,提出了一种基于滑模的模糊自适应固定时间容错控制方法.首先,在李群SE(3)的框架下建立并推导相对运动航天器姿轨一体化误差动力学模型;其次,引入执行器故障和控制输入饱和的问题,采用双幂次快速终端滑模面,并结合模糊自适应方法设计了固定时间稳定的容错控制器,可以实现执行器故障情况下相对运动航天器的高精度快速跟踪控制;然后,运用Lyapunov方法证明了系统的稳定性,该控制器不仅能不依赖于系统的初始状态实现滑模趋近和到达阶段的固定时间稳定性
【机 构】
：
国防科技大学 空天科学学院,长沙 410073;上海卫星工程研究所,上海 201109
论文部分内容阅读
针对相对运动航天器姿轨一体化控制问题,考虑执行器故障和控制输入饱和的影响,提出了一种基于滑模的模糊自适应固定时间容错控制方法.首先,在李群SE(3)的框架下建立并推导相对运动航天器姿轨一体化误差动力学模型;其次,引入执行器故障和控制输入饱和的问题,采用双幂次快速终端滑模面,并结合模糊自适应方法设计了固定时间稳定的容错控制器,可以实现执行器故障情况下相对运动航天器的高精度快速跟踪控制;然后,运用Lyapunov方法证明了系统的稳定性,该控制器不仅能不依赖于系统的初始状态实现滑模趋近和到达阶段的固定时间稳定性,而且由于采用模糊逼近方法结合自适应更新策略可以实时高精度地估计系统的总扰动信息,因此可以达到快速高精度的容错控制目标;最后,对所提出的的控制方法进行数值仿真分析,结果验证了该方法的有效性和可行性.
其他文献
为了解决传统水源地面源污染控制方法存在的控制效果不佳的问题,提出基于参数化模型的人居景观规划水源地面源污染控制方法.利用参数化建模技术构建景观规划模型,分析水源地面源污染特征,并预测污染荷载.最终通过划分面源污染控制区域、增设景观植被过滤带等方式,实现对水源地面源的污染控制.与传统控制方法相比,应用设计控制方法后污染物的浓度均有所下降,且污染面积更小、水质等级更高,即设计的污染控制方法在控制效果方面更加具有优势.
针对垂直起降运载火箭一子级在返回着陆的过程中存在的参数不确定性,提出了一种基于非侵入式多项式混沌展开的序列优化和可靠度评估的返回轨迹不确定性优化方法.首先,建立了返回多飞行段轨迹在确定性条件下的优化模型.然后,为同时兼顾轨迹的鲁棒性和可靠性,建立了由鲁棒最优目标函数、基于可靠度的路径约束和鲁棒等式约束组成的不确定性返回轨迹优化模型.最后,基于非侵入式多项式混沌展开方法对鲁棒目标函数和等式约束进行量化处理,将原随机鲁棒优化问题转化为高维状态空间中的等价确定性优化问题;为提高路径约束的可靠度评估效率,基于非侵
失效航天器一般有复杂的运动和较大的角速度,采用机械臂直接抓捕目标容易导致非预期碰撞,如果先采用接触式消旋操作降低目标角速度,会大大降低服务卫星抓捕目标的难度.针对空间翻滚非合作目标的接触式消旋控制存在接触动力学模型不确定性的问题,提出了一种基于特征模型的自适应控制方法.首先通过接触式消旋的物理机理分析,建立消旋系统动力学模型;进一步在动力学特性分析基础上构建描述接触碰撞后目标角速度的特征模型,并确定模型参数范围;然后基于该模型设计黄金分割自适应控制律.仿真结果表明,该方法有效克服了消旋过程中接触碰撞模型存
研究实时、高效、稳定性强的高性能空间轨道计算方法对于中国未来航天工程具有重大应用价值.针对强非线性系统的多维两点边值问题,提出了一种拟线性化-局部变分迭代法(QL-LVIM),通过拟线性化(QL)思想,将非线性两点边值问题转化为一系列具有一定迭代格式,并且成对出现的初值问题,进而通过局部变分迭代法(LVIM)对其进行求解.利用拟线性化的大范围收敛特性和局部变分迭代法的快收敛、高精度特性,该方法能够在较大的时间和空间尺度下快速精确获得摄动Lambert问题的初速度和转移轨道,其收敛域远大于传统的牛顿打靶法,
针对空间非合作航天器抓捕后存在未知不确定惯性参数的柔性组合体姿态稳定控制问题,基于中间状态观测器设计方法提出了一种新的姿态稳定抗干扰控制方法,同时考虑了诸多扰动及控制输入受限问题.研究结果表明,传统的姿态稳定控制方法需要已知柔性航天器惯性参数信息及状态信息,上述信息未知情况下会使姿态难以高精度稳定控制,且容易导致控制输入不满足受限要求.针对该问题,考虑控制输入幅值及变化率受限前提,提出了一种基于中间状态观测器的抗干扰控制方法,通过引入辅助变量构造新型中间状态观测器,同时估计组合体状态信息及综合干扰,设计出
为了更好地、更高性能地适应航天器多极端工况对伺服系统输出特性的需求变化以及高可靠应用需求,提出了一种新型高可靠电机系统,其主要包括变结构控制器、可变结构驱动拓扑和变结构容错电机.根据系统所需,通过在线变换驱动器与电机绕组的连接方式,重构电机系统结构和参数,进而改变电机系统的输出性能,最终实现每个工况下均能达到航天任务所需性能最优的目的;在驱动器或者电机绕组发生故障时,亦可通过电机系统结构变换,将故障进行隔离并进行容错控制,让剩余的正常部分还能输出所需的扭矩,实现电机系统的带故障运行,保证系统具有故障-工作
文章系统论述了中国玻璃钢报废渔船拆解回收政策的现状,介绍了玻璃钢废料常用的三种回收处理方法和综合回收处理方式,预测了中国玻璃钢报废渔船的数量规模,并以玻璃钢废料在水泥加工行业综合回收利用为例,对回收再利用玻璃钢废料的经济效益和环境效益进行了探讨.最后,提出玻璃钢报废渔船回收再利用产业发展的瓶颈,以及未来攻克产业发展瓶颈、实现产业蓬勃发展的七点建议,为玻璃钢渔船整体产业在中国的高质量发展提供支持.
针对扰动环境下火星精确着陆动力下降段自主轨迹规划问题,在终端时间自由条件下,研究了基于序列凸优化方法的自主轨迹规划方法.首先,在终端自由情况下,建立初始状态无扰动轨迹预规划问题.其次,结合鲁棒Tube-MP C思想,针对线性反馈控制律,建立扰动环境下着陆轨迹重规划问题,分析重规划问题的可行性,给出了预规划问题可行的必要性条件,为控制参数的选取提供参考,提出扰动环境下火星精确着陆自主轨迹规划框架.然后,针对终端自由问题,将飞行时域映射到单位时间,建立序列凸优化子问题,对子问题进行线性近似,使用序列凸优化方法
近年来,全球洪水发生的频率有所增加,洪水情况往往随着气候变化、土地沉降、城市化和人口增长而恶化,但随着生态环境意识的不断增强,生活水平的提高和技术专业性增强,对更高效和更有效的防洪减灾措施的需求愈发强烈.防洪减灾是一个复杂的过程,各种新的战略、概念和倡议已经被提出.文章以水文水资源对生态环境管理与防洪减灾措施为核心,探究二者的关系,以期为防洪减灾措施的优化,提供对生态环境保护与防洪减灾措施,为水文水资源的应用奠定坚实的基石.
从高超声速飞行器集群“探测-打击-评估”一体化任务需求出发,针对多滑翔飞行器时间协同再入轨迹规划问题进行研究,提出集群再入的协同形式及轨迹规划方案,基于改进序列凸化算法解决了再入总飞行时间的精确控制问题,从而实现滑翔段时间协同.首先,给出了滑翔飞行器集群的协同策略,将求解模型转化为协同时间的确定、协同时间约束下的轨迹规划子问题.将模型中的时间项误差等加入罚函数,提高了协同轨迹求解可行性.引入飞行路径角预设剖面作为软约束,并通过罚函数与信赖域自适应调整,以避免轨迹求解时的振荡问题,提高了序列凸化算法的收敛性