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《欠驅(qū)動(dòng)直連式三體繩系衛(wèi)星非線性姿態(tài)跟蹤控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstrOnauticaSinicaJun．252015Vol36No．61995．2004ISSN1000．6893CN11-1929／Vhttp：ghkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．Cn欠驅(qū)動(dòng)直連式三體繩系衛(wèi)星非線性姿態(tài)跟蹤控制黃靜，李傳江，馬廣富”哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，哈爾濱150001摘要：針對(duì)存在外部有界干擾和控制飽和的欠驅(qū)動(dòng)直連式三體旋轉(zhuǎn)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)姿態(tài)跟蹤控制問題，提出了一種分布式非線性控制方法。首先考慮單體欠驅(qū)動(dòng)繩系衛(wèi)星姿態(tài)模型，由于其復(fù)雜的非完整動(dòng)力學(xué)特性，應(yīng)用微分同胚映射的方法
2、先將模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步基于反步法設(shè)計(jì)了欠驅(qū)動(dòng)姿態(tài)跟蹤滑?？刂破?，并結(jié)合抗飽和方法解決了控制受限的問題。然后應(yīng)用Lyapunov穩(wěn)定性定理證明了其閉環(huán)系統(tǒng)的一致最終有界性。進(jìn)一步考慮繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)同步性，將欠驅(qū)動(dòng)單體繩系衛(wèi)星姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)擴(kuò)展至直連式三體繩系衛(wèi)星姿態(tài)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了分布式欠驅(qū)動(dòng)非線性控制器。最后進(jìn)行了數(shù)學(xué)仿真，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)控制方法的有效性。關(guān)鍵詞：繩系衛(wèi)星；欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；姿態(tài)控制；魯棒控制；控制飽和中圖分類號(hào)：V442．8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000—6893(2015)06—1995—10隨著NASA提出的深空繩系衛(wèi)星編隊(duì)任務(wù)一宇宙結(jié)構(gòu)進(jìn)化的
3、亞毫米探測(cè)器(SubmillimeterProbeoftheEvolutionofCosmicStructure，SPECS)工程[1]的研究進(jìn)行，近年來繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(TetheredSatelliteSystem，TSS)逐漸成為空間科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。繩系衛(wèi)星系統(tǒng)是指由系繩連接兩顆或兩顆以上的衛(wèi)星所構(gòu)成的空間飛行器，在空間科學(xué)試驗(yàn)、空間探測(cè)與成像等諸多方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)[2]。與傳統(tǒng)的衛(wèi)星編隊(duì)相比，繩系衛(wèi)星編隊(duì)具有特殊的優(yōu)勢(shì)：不僅能延長(zhǎng)衛(wèi)星的運(yùn)行壽命，而且能精確地測(cè)量它們的相對(duì)位置，提高姿軌控的精度，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3]。在過去的幾十年里，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者提出
4、了各種各樣的繩系衛(wèi)星的概念，文獻(xiàn)[4—5]較詳細(xì)地介紹了繩系衛(wèi)星發(fā)展的情況以及潛在的研究問題。通過繩系衛(wèi)星可實(shí)現(xiàn)分布式觀測(cè)、擴(kuò)大干涉測(cè)量?jī)x合成孑L徑、擴(kuò)展監(jiān)視面積等任務(wù)。如何精確控制星與星之間的相對(duì)位置和姿態(tài)以指向相同的慣性目標(biāo)是觀測(cè)任務(wù)目標(biāo)中最基本的問題L6]，涉及到一類復(fù)雜的非線性姿態(tài)動(dòng)力學(xué)與控制。文獻(xiàn)[7—9]對(duì)近地軌道的繩系衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)與控制進(jìn)行了研究，但沒有考慮對(duì)系繩平臺(tái)的姿態(tài)控制。文獻(xiàn)[10—11]采用基于同步思想的模型縮減方法針對(duì)深空中旋轉(zhuǎn)繩系衛(wèi)星的系繩平臺(tái)的姿態(tài)分別設(shè)計(jì)了魯棒控制器，保證了閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。但是這些研究都是基于繩系衛(wèi)星系統(tǒng)是全驅(qū)
5、動(dòng)的情況。本文主要在文獻(xiàn)[11]研究基礎(chǔ)上，考慮沒有推力器時(shí)的欠驅(qū)動(dòng)直連式三體旋轉(zhuǎn)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)姿態(tài)跟蹤控制問題。欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制穩(wěn)定問題對(duì)于保障整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，增加系統(tǒng)的可靠性具有重要的意義，而且由于只采用反作用飛輪作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，欠驅(qū)動(dòng)繩系衛(wèi)星在降低能耗、減輕系統(tǒng)質(zhì)量、消除推力器對(duì)光學(xué)器收稿日期：2014—05．28；退修日期：2014—08—15；錄用日期：2014—10—23；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2014．11—2411：06網(wǎng)絡(luò)出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／10．7527／$1000—68932014．0296．html
6、基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(61304005，61174200)*通訊作者．Tel．：0451—86402726E—mail：magf@hitedu．cn戮用格武
7、HuangJ，LiCJ．MaGFNonlinearattitudetrackingcontrolofunderactuatedthree一加linetetheredsatellitefJJ．ActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2015．36(6)：1995-20047黃靜，李傳江，馬廣富÷災(zāi)驅(qū)動(dòng)直連式三體繩系衛(wèi)星姿態(tài)跟蹤控翻[J]．航空學(xué)報(bào)，20{5。36(6)：t99
8、5-2004．航空學(xué)報(bào)Jun．252015VoI．36No．6件的污染等方面具有較大優(yōu)勢(shì)。但欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是具有不可積分約束的本質(zhì)非線性系統(tǒng)，相比于全驅(qū)動(dòng)繩系衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)，研究結(jié)果相對(duì)較少。對(duì)于欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，近年來國(guó)內(nèi)外采用了各種不同的方法對(duì)其控制進(jìn)行研究[12。1?。Spong[1幻采用了部分反饋線性化的方法研究了機(jī)械臂的擺起問題，此方法的主要缺點(diǎn)是在控制轉(zhuǎn)化后不能自動(dòng)地保證系統(tǒng)的零動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。Olfati—Saber[131提出了一種比較好的模型簡(jiǎn)化方法，針對(duì)幾種典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)模型，將其轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)，以便進(jìn)一步使用反步法等需要在嚴(yán)格反饋形式模型基礎(chǔ)上
