带太阳帆板卫星姿态控制方法研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chen2960798
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大型化、低刚度和挠性化已成为现代航天器发展的一个重要趋势。卫星上安装的太阳帆板的尺寸越来越大,其弹性振动直接影响主体的姿态。如不采取切实有效的控制措施,卫星姿态的指向精度和稳定度很难满足要求。本文以带挠性太阳帆板卫星为研究对象,目的是将近期发展起来的支持向量机理论应用于挠性卫星姿态控制中,以期获得好的姿态控制效果。基于统计学习理论的支持向量机因为具有其他学习机器所没有的优点而得到了广泛关注。目前已经有利用支持向量机进行黑箱系统辨识与控制的相关研究,但还没有出现支持向量机与挠性卫星姿态控制相结合的文献。本文首先建立了带太阳帆板卫星姿态动力学模型,结合实际卫星数据对姿态模型进行了简化。设计了经典的PD控制律,应用该控制律对考虑不同阶模态的模型分别进行了控制仿真,并分析了各阶模态对姿态控制系统的影响。进一步又设计了PD加谐振滤波器的控制方法以对帆板一阶挠性模态振动进行抑制。仿真结果表明,PD加谐振滤波器的控制效果优于单独使用PD控制律的控制效果,有效地减小了一阶模态振动对姿态控制的影响。针对挠性卫星姿态动力学特性复杂、建模不确定性突出等问题,本文重点设计了基于支持向量机的非精确模型的逆模型控制律。首先对该控制算法进行了理论上的分析,并对控制稳定性进行了仿真验证,然后分别在考虑阶跃干扰、周期性干扰的情况下进行了仿真。控制仿真结果证明,该控制律能够使系统具有好的稳态效果和动态品质,有效地减小了挠性模态振动对姿态控制的影响,并对干扰具有一定的抑制能力。考虑实际卫星执行机构力矩输出受限,本文在基于支持向量机的逆模型控制律的基础上又对力矩输出过大难以实现的问题进行了研究。在对逆模型控制方案中的衰减因子在不同值下的仿真结果分析的基础上,分别提出了分段衰减、幂数衰减、输入限幅的控制律。仿真结果表明,以上控制律在系统响应的快速性、稳态效果和所能提供的控制力矩之间达到了好的折衷。
其他文献
当今,分布式人工智能研究的一个热点是多智能体系统,它是分布式问题求解的进一步发展。随着多智能体理论与技术的发展,其应用范围也在不断扩大,但是多智能体技术的理论与应用
强化学习是一种无监督学习方法,它能够使智能体在环境模型未知的情况下利用环境奖赏发现最优的行为序列,因此被广泛用于多智能体系统中(如RoboCup足球仿真系统)。目前主流的强化
在管理科学、信息科学、系统科学以及工业工程等众多领域都存在着客观的或人为的随机性,相应地存在着大量的随机优化问题。进化计算方法,如遗传算法、进化策略、蚁群算法、微
在工业控制领域,新技术的不断涌现和快速发展对组态软件产生了很大的影响。嵌入式系统的发展及其在各个领域的应用,特别是在工业控制方面的应用,必然促进组态软件与嵌入式系
捷联式惯性导航系统以固连在载体上的陀螺组件与加速度组件为敏感元件,利用载体上的导航计算机解算出当前的位置、姿态信息。捷联式惯性导航系统以其可靠性高、体积小、重量
面向服务计算是下一代基于互联网的全新软件体系结构。它具有分布、共享、健壮、可扩展、可移植、互操作等特性。这些特性主要来自服务的互操作特性和复合特性。面向服务计算
实际工程领域遇到的系统大多都是非线性系统,并且由于各种原因都带有一定的不确定性,因此非线性不确定系统的控制问题是控制领域的一个重大课题。目前,在非线性系统的状态反馈镇
随着机器人领域的相关技术持续发展,机器人技术中,同步定位与地图构建(SLAM,Simultaneous Localization and Mapping)获得了研究者的高度重视。快速并且鲁棒的特征提取、精确
时变现象广泛存在于过程控制、航空航天、故障诊断等领域,由于时变系统的广泛性以及复杂性,时变系统的建模与在线校正问题已经成为研究的热点问题之一。目前普遍采用的建模算
脑机接口是一种实现大脑直接与外界环境进行沟通并进行控制的新技术。随着多通道神经元信号采集技术与计算机控制技术的日益成熟,从大脑皮层神经元群体活动中提取运动信息的