基于正实性方法的挠性航天器姿态控制设计

论文摘要

本论文以一类中心刚体带两块对称挠性附件的航天器为研究对象,研究了挠性航天器的姿态控制问题。为了提高挠性系统稳定性和跟踪性能,同时抑制未建模动态和模型参数摄动带来的谐振,提出了基于干扰观测器的正实性控制方法,并针对某型挠性航天器系统模型设计了正实性控制器,通过仿真验证了方法的有效性。具体内容如下:首先,简要概述了航天器的姿态控制技术和正实性理论,并介绍了其发展现状。其次,推导了挠性航天器的动力学基本方程、转动方程、振动方程,得到了挠性航天器姿态控制系统模型,并给出了被控对象的频域描述。然后,针对中心刚体带两块对称挠性附件的航天器的姿态控制问题,提出了基于干扰观测器的正实性控制方法,给出了挠性系统标称部分的状态空间描述,并给出了控制器参数的选取原则和求解正实性控制器的具体步骤。最后,将所设计的正实性控制器应用于某型挠性航天器姿态控制系统中,验证了本文所研究方法对未建模动态和模型参数摄动带来的谐振有抑制作用,并可以提高系统稳定性和跟踪性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 挠性航天器姿态控制
• 1.3 正实性方法研究现状
• 1.4 本文研究内容
• 第2章 挠性航天器姿态控制系统建模
• 2.1 引言
• 2.2 坐标系建立
• 2.3 挠性航天器姿态控制系统模型建立
• 2.3.1 动力学基本方程
• 2.3.2 转动方程式的推导
• 2.3.3 振动方程式的推导
• 2.3.4 航天器姿态控制系统模型
• 2.4 本章小结
• 第3章 正实性控制器设计方法
• 3.1 引言
• 3.2 正实性设计方法原理
• 3.2.1 正实性稳定定理
• 3.2.2 正实性定理与小增益定理的对比
• 3.3 挠性航天器的正实性设计方法
• 3.3.1 挠性航天器标称部分的正实性结构
• 3.3.2 正实性控制器设计方法
• 3.4 正实性控制器求解方法
• c的求解方法'>3.4.1 状态反馈矩阵K_c的求解方法
• c和性能矩阵 Q 的选取原则'>3.4.2 增益矩阵G_c和性能矩阵 Q 的选取原则
• 3.5 本章小结
• 第4章 挠性航天器姿态控制系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 某型挠性航天器数学模型
• 4.3 正实性控制器设计及求解
• 4.3.1 正实性控制器设计
• 4.3.2 正实性控制器求解
• 4.4 未建模动态和参数摄动的影响分析
• 4.5 仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢