本文關(guān)鍵詞：航天器近距離交會(huì)的容錯(cuò)控制研究

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【摘要】：空間任務(wù)多樣化的發(fā)展趨勢(shì)使得航天器交會(huì)對(duì)接任務(wù)日益頻繁,交會(huì)對(duì)接技術(shù)的重要地位也隨之凸顯。由于運(yùn)行的空間環(huán)境惡劣,航天器易受干擾影響而發(fā)生故障,系統(tǒng)安全性和可靠性是交會(huì)對(duì)接技術(shù)新的課題。本文考慮航天器在近距離交會(huì)過(guò)程出現(xiàn)執(zhí)行器故障,進(jìn)行容錯(cuò)控制研究,保證交會(huì)任務(wù)的順利完成。本文考慮執(zhí)行器故障,研究了航天器交會(huì)的姿態(tài)和軌道容錯(cuò)控制,主要工作包括:首先給出考慮執(zhí)行器加性故障的近距離交會(huì)相對(duì)姿態(tài)動(dòng)力學(xué)模型,采用歐拉角和旋轉(zhuǎn)矩陣參數(shù)對(duì)交會(huì)相對(duì)姿態(tài)進(jìn)行描述;基于Cloheesy-Wilshire方程并考慮執(zhí)行器故障建立相對(duì)軌道模型。基于正交性原理,通過(guò)引入次優(yōu)漸消因子對(duì)無(wú)跡卡爾曼濾波算法進(jìn)行改進(jìn),改進(jìn)后的濾波算法具有強(qiáng)跟蹤特性。通過(guò)狀態(tài)增廣的方式構(gòu)造增廣系統(tǒng),并利用帶次優(yōu)漸消因子的強(qiáng)跟蹤無(wú)跡卡爾曼濾波實(shí)現(xiàn)對(duì)故障和狀態(tài)的同時(shí)估計(jì)。仿真表明該方法能夠快速準(zhǔn)確地得到故障估計(jì)結(jié)果。對(duì)交會(huì)軌道跟蹤過(guò)程中的執(zhí)行器故障,首先采用考慮執(zhí)行器飽和的滑模控制律進(jìn)行軌道交會(huì);再采用附加故障估計(jì)補(bǔ)償項(xiàng)的滑模主動(dòng)容錯(cuò)控制進(jìn)行軌道交會(huì)。通過(guò)橫向比較得出主動(dòng)容錯(cuò)控制具有控制精度高,容錯(cuò)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。為了避免姿態(tài)展開(kāi)和非連續(xù)飛輪輸出,基于旋轉(zhuǎn)矩陣定義新的姿態(tài)偏差函數(shù),能夠更準(zhǔn)確地描述相對(duì)姿態(tài)。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣的控制器,并結(jié)合故障估計(jì)結(jié)果給出了容錯(cuò)控制方法,對(duì)執(zhí)行器故障進(jìn)行主動(dòng)容錯(cuò)。仿真結(jié)果表明基于姿態(tài)旋轉(zhuǎn)矩陣的主動(dòng)容錯(cuò)控制能夠得到連續(xù)的執(zhí)行器輸出,并具有較好的控制精度和容錯(cuò)效果。
【關(guān)鍵詞】：近距離交會(huì) 容錯(cuò)控制 強(qiáng)跟蹤濾波器 旋轉(zhuǎn)矩陣
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題研究背景與意義8-10
• 1.2 故障診斷與容錯(cuò)控制技術(shù)研究10-13
• 1.2.1 故障診斷綜述10-12
• 1.2.2 容錯(cuò)控制綜述12-13
• 1.3 航天器交會(huì)姿軌控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 航天器交會(huì)軌道控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 航天器交會(huì)姿態(tài)控制國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本文章節(jié)安排15-16
• 第2章 航天器近距離交會(huì)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型16-25
• 2.1 坐標(biāo)系定義16-17
• 2.2 航天器近距離交會(huì)相對(duì)姿態(tài)建模17-21
• 2.2.1 旋轉(zhuǎn)矩陣描述的相對(duì)姿態(tài)模型18-19
• 2.2.2 歐拉角描述的相對(duì)姿態(tài)模型19-21
• 2.3 航天器近距離交會(huì)相對(duì)軌道模型21-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 帶次優(yōu)漸消因子的UKF執(zhí)行器故障估計(jì)25-42
• 3.1 UKF濾波原理25-29
• 3.1.1 濾波問(wèn)題提出26-27
• 3.1.2 UKF濾波算法27-29
• 3.2 帶次優(yōu)漸消因子的UKF算法29-34
• 3.3 基于強(qiáng)跟蹤UKF的執(zhí)行器故障估計(jì)34-41
• 3.3.1 近距離交會(huì)相對(duì)軌道故障估計(jì)34-37
• 3.3.2 近距離交會(huì)相對(duì)姿態(tài)故障估計(jì)37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 近距離交會(huì)相對(duì)軌道容錯(cuò)控制42-53
• 4.1 滑模控制42-45
• 4.2 基于滑模的相對(duì)軌道被動(dòng)容錯(cuò)控制45-49
• 4.3 基于滑模的相對(duì)軌道主動(dòng)容錯(cuò)控制49-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第5章 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的相對(duì)姿態(tài)主動(dòng)容錯(cuò)控制53-64
• 5.1 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的姿態(tài)跟蹤系統(tǒng)描述53-57
• 5.2 基于旋轉(zhuǎn)矩陣的姿態(tài)跟蹤控制律設(shè)計(jì)57-63
• 5.3 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 致謝71

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張君昌,侯義斌,李言俊;基于知識(shí)熵漲落的系統(tǒng)智能容錯(cuò)控制法[J];彈箭與制導(dǎo)學(xué)報(bào);2000年02期

2 黃孝彬,牛玉廣,孫萬(wàn)云;容錯(cuò)控制及其在火電廠中的應(yīng)用[J];電力情報(bào);2000年04期

3 王峰;汪t，

本文編號(hào)：569678