發(fā)布時間：2017-10-17 20:46

  本文關(guān)鍵詞：Drag-free雙星編隊系統(tǒng)的控制方法研究

  更多相關(guān)文章： Drag-free衛(wèi)星 衛(wèi)星編隊控制 定量反饋控制 特征結(jié)構(gòu)配置 有限時間控制

【摘要】：地球重力場的高精度數(shù)據(jù)和時變信息對于地球現(xiàn)代研究具有重要意義,Dragfree衛(wèi)星以其可提供超低微重力水平平臺為地球高精密信息的獲取提供了有利條件,而Drag-free衛(wèi)星編隊由于采用協(xié)同工作的方式,在高精密空間科學(xué)探測任務(wù)中具有更加重要的運用價值。本文以Drag-free雙星編隊控制系統(tǒng)為對象,對編隊衛(wèi)星在軌運行過程中的相對位置控制與干擾抑制問題進行了研究。為實現(xiàn)Drag-free雙星編隊控制與Drag-free控制系統(tǒng)的頻帶隔離需求,設(shè)計了基于定量反饋理論(Quantitative Feedback Theory,QFT)的編隊控制算法。首先對比分析了基于QFT的對角型控制和非對角型控制算法,證明了后者解耦效果的優(yōu)越性;接著針對非主從式Drag-free雙星編隊衛(wèi)星相對動力學(xué)模型,設(shè)計了基于QFT的非對角型控制算法,結(jié)合系統(tǒng)頻域和時域指標(biāo),分別實現(xiàn)了期望狀態(tài)參考跟蹤和輸入干擾抑制;通過數(shù)學(xué)仿真結(jié)果驗證了算法的有效性。為分離Drag-free雙星編隊動力學(xué)模型的強耦合關(guān)聯(lián)特性的影響,設(shè)計了基于特征結(jié)構(gòu)配置理論的狀態(tài)反饋動態(tài)解耦控制算法。首先,通過動態(tài)解耦將編隊動力學(xué)模型轉(zhuǎn)化為弱耦合動力學(xué)模型,接著基于特征結(jié)構(gòu)配置設(shè)計了狀態(tài)反饋控制算法,最后對算法進行了數(shù)學(xué)仿真驗證,仿真結(jié)果表明算法具有良好的動態(tài)特性,滿足期望的要求。為提高帶有參數(shù)不確定性和干擾的Drag-free雙星編隊控制系統(tǒng)的魯棒性,降低算法的收斂時間,提高探測任務(wù)的可靠性,設(shè)計了有限時間控制算法。首先,針對Drag-free雙星編隊模型設(shè)計了基于參數(shù)自適應(yīng)辨識的實際有限時間控制算法,通過數(shù)學(xué)仿真驗證了算法的控制效果;然后,為處理雙星編隊系統(tǒng)中存在的干擾,針對模型中的動態(tài)干擾設(shè)計了非線性魯棒干擾觀測器,對設(shè)計的自適應(yīng)控制算法進行補償,增強算法的魯棒性和干擾抑制能力,通過數(shù)學(xué)仿真表明了改進控制算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：Drag-free衛(wèi)星 衛(wèi)星編隊控制 定量反饋控制 特征結(jié)構(gòu)配置 有限時間控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景9-10
• 1.1.1 課題來源9
• 1.1.2 研究的目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀10-17
• 1.2.1 Drag-free衛(wèi)星控制概述10-12
• 1.2.2 Drag-free衛(wèi)星編隊研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.3 Drag-free衛(wèi)星編隊控制研究16-17
• 1.3 主要研究內(nèi)容及章節(jié)安排17-19
• 第2章 Drag-free雙星編隊動力學(xué)建模與分析19-34
• 2.1 引言19
• 2.2 衛(wèi)星坐標(biāo)系與軌道描述19-23
• 2.3 主從式雙星編隊控制動力學(xué)探討23-26
• 2.3.1 空間圓形編隊動力學(xué)模型24-26
• 2.3.2 橢圓軌道編隊動力學(xué)模型26
• 2.4 非主從式雙星編隊控制動力學(xué)模型26-33
• 2.4.1 編隊動力學(xué)模型建立27-29
• 2.4.2 J2 項攝動影響分析29-30
• 2.4.3 Drag-free雙星編隊模型簡化30-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 基于非對角型QFT的雙星編隊控制算法設(shè)計34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 非對角QFT控制算法34-44
• 3.2.1 非對角型QFT設(shè)計思想34-38
• 3.2.2 耦合矩陣與解耦效果38-43
• 3.2.3 綜合設(shè)計方法43-44
• 3.3 基于非對角型QFT的編隊控制算法實現(xiàn)44-52
• 3.3.1 編隊控制模型描述44-46
• 3.3.2 控制目標(biāo)與約束46-47
• 3.3.3 非對角型QFT控制器設(shè)計47-50
• 3.3.4 仿真驗證與分析50-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 第4章 基于特征結(jié)構(gòu)配置的雙星編隊控制算法設(shè)計53-66
• 4.1 引言53
• 4.2 特征結(jié)構(gòu)配置定義53-54
• 4.3 動態(tài)解耦控制綜合算法54-57
• 4.3.1 動態(tài)解耦控制問題54-56
• 4.3.2 動態(tài)解耦控制算法設(shè)計56-57
• 4.4 基于特征結(jié)構(gòu)配置的編隊控制算法實現(xiàn)57-65
• 4.4.1 特征結(jié)構(gòu)配置算法57-59
• 4.4.2 控制器設(shè)計59-62
• 4.4.3 仿真驗證與分析62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第5章 雙星編隊系統(tǒng)的有限時間控制器設(shè)計66-82
• 5.1 引言66
• 5.2 有限時間穩(wěn)定控制定義66-68
• 5.3 自適應(yīng)PFTC算法設(shè)計68-75
• 5.3.1 編隊控制問題重述68
• 5.3.2 PFTC算法設(shè)計68-72
• 5.3.3 仿真驗證與分析72-75
• 5.4 補償PFTC算法設(shè)計75-81
• 5.4.1 非線性魯棒干擾觀測器75-77
• 5.4.2 基于觀測器的PFTC算法設(shè)計77-79
• 5.4.3 仿真驗證與分析79-81
• 5.5 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論82-84
• 參考文獻84-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文89-91
• 致謝91

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 趙倩;姜衛(wèi)平;徐新禹;郭靖;;GRACE衛(wèi)星重力場解算中混頻誤差影響的探討[J];大地測量與地球動力學(xué);2011年04期

2 高云峰,寶音賀西,李俊峰;衛(wèi)星編隊飛行中C-W方程與軌道根數(shù)法的比較[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2003年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 趙倩;利用衛(wèi)星編隊探測地球重力場的方法研究與仿真分析[D];武漢大學(xué);2012年

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本文編號：1050971