本文關鍵詞：脈沖推力作用下的航天器自主交會過程的魯棒控制方法研究

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【摘要】：隨著我國航天任務的逐步開展,交會對接技術已成為航天器協(xié)同工作中的熱點研究問題。近年來,無人參與的航天器自主交會被廣泛地應用到各種空間站任務實施中。根據(jù)我國載人航天計劃中已經(jīng)啟動的北斗衛(wèi)星發(fā)射計劃和空間站計劃,交會對接技術中控制問題的研究具有十分重要的現(xiàn)實意義�？臻g交會任務按航天器的相對距離分為三個階段,本文的研究背景是近距離導引段。我們基于切換控制思想對航天器交會經(jīng)典模型進行了改進,并考慮有限推力上界約束,目標航天器的軌道非圓不確定性,軌道推進器故障問題來優(yōu)化控制律。最后,利用仿真驗證了本文研究的控制方法的有效性。本文的主要研究內容為:建立了航天器自主脈沖交會離散模型。根據(jù)李雅譜諾夫函數(shù)廣義穩(wěn)定的條件,設計了有限推力約束下的基于狀態(tài)反饋的分段控制率,使每個脈沖周期中李雅普諾夫函數(shù)的值均小于上個周期李雅譜諾夫函數(shù)的值,直至趨近于零。建立了航天器自主脈沖參數(shù)優(yōu)化模型,設計了航天器自主脈沖交會參數(shù)優(yōu)化模型的狀態(tài)反饋控制率。從基于切換控制思想的航天器自主脈沖交會模型方法出發(fā),引入?yún)?shù)變量,構建了航天器自主脈沖交會參數(shù)優(yōu)化模型。設計出基于李雅譜函數(shù)的穩(wěn)定理論的有限推力約束下航天器自主脈沖交會參數(shù)優(yōu)化模型的狀態(tài)反饋控制律。設計了帶有不確定性的參數(shù)優(yōu)化容錯控制律,考慮到航天器自主脈沖交會的動力學模型推導的前提假設在實際工程中的可行性,我們引入了非圓不確定性統(tǒng)一表述引力不均和攝動力等情況對航天器相對運動狀態(tài)造成的影響,并為軌道推進器設置了容許誤差的適用范圍。在仿真計算中,我們采用遺傳算法,提高了仿真的效率。我們均以LMI工具箱中求解線性矩陣不等式的關鍵值tmin作為遺傳算法適應度函數(shù)的優(yōu)化目標,選取適當?shù)倪z傳算法參數(shù),通過交叉,重組,變異找到適應度函數(shù)最優(yōu)的遺傳子代,進而求出滿足控制律約束的全局最優(yōu)可行解。
【關鍵詞】：交會對接 脈沖推力 遺傳算法 容錯控制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V448.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 研究意義綜述8
• 1.2 研究背景及應用8-10
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3.1 國內外航天器交會對接技術發(fā)展情況10-14
• 1.3.2 航天器自主交會對接控制方法研究現(xiàn)狀14-16
• 1.5 本文主要研究內容16-18
• 第2章 航天器自主脈沖交會動力學模型18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 航天器自主脈沖交會動力學模型建立18-25
• 2.2.1 二體模型18-20
• 2.2.2 相對運動方程20-25
• 2.3 本章小結25-26
• 第3章 航天器自主脈沖交會離散模型的軌道控制26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 航天器自主脈沖交會離散模型26-30
• 3.2.1 航天器交會經(jīng)典脈沖控制問題描述26-29
• 3.2.2 基于切換控制思想的閉環(huán)脈沖控制問題描述29-30
• 3.3 切換脈沖控制系統(tǒng)的控制方法30-35
• 3.3.1 基于狀態(tài)反饋的控制律設計30-33
• 3.3.2 有限推力約束條件下的控制律設計33-35
• 3.4 仿真分析35-41
• 3.5 本章小結41-42
• 第4章 基于遺傳算法的航天器自主交會的容錯控制42-74
• 4.1 引言42
• 4.2 遺傳算法在航天器自主交會模型軌道控制中的應用42-46
• 4.2.1 遺傳算法概述42-45
• 4.2.2 遺傳算法在航天器自主交會模型軌道控制中的應用45-46
• 4.3 參數(shù)優(yōu)化控制方法46-61
• 4.3.1 航天器自主脈沖交會參數(shù)優(yōu)化模型46-47
• 4.3.2 有限推力約束下的航天器自主脈沖交會的參數(shù)優(yōu)化控制律設計47-50
• 4.3.3 仿真分析50-61
• 4.4 帶有不確定性的參數(shù)優(yōu)化容錯控制方法61-72
• 4.4.1 目標航天器的軌道非圓不確定性61-63
• 4.4.2 軌道推進器故障問題描述63-64
• 4.4.3 帶有不確定性的容錯控制律設計64-67
• 4.4.4 仿真分析67-72
• 4.5 本章小結72-74
• 結論74-76
• 參考文獻76-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果80-82
• 致謝82

【共引文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 姬曉琴;肖利紅;陳文輝;;基于T-H方程的多脈沖最優(yōu)交會方法[J];北京航空航天大學學報;2014年07期

2 潘屹;;航天器相對運動水滴型懸停軌道研究[J];航天器工程;2014年04期

3 解永春;胡勇;;空間交會策略回顧及自主快速交會方案研究[J];空間控制技術與應用;2014年04期

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中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 白顯宗;空間目標軌道預報誤差與碰撞概率問題研究[D];國防科學技術大學;2013年

2 張元文;空間電磁對接/分離動力學與控制研究[D];國防科學技術大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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本文編號：592550