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1、碩士學(xué)位論文基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的衛(wèi)星姿態(tài)控制研究RESEARCHONSATELLITEATTITUDECONTROLBASEDONDATA-DRIVENTHEORY王東巍哈爾濱工業(yè)大學(xué)2012年7月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：V448.2學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：629.78密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)碩士學(xué)位論文基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的衛(wèi)星姿態(tài)控制研究碩士研究生：王東巍導(dǎo)師：孫兆偉教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)碩士學(xué)科：飛行器設(shè)計(jì)所在單位：衛(wèi)星技術(shù)研究所答辯日期：2012年7月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:V448.2U.D.C:629.78Dis
2、sertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONSATELLITEATTITUDECONTROLBASEDONDATA-DRIVENTHEORYCandidate：WangDongweiSupervisor：Prof.SunZhaoweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：SpacecraftDesignAffiliation：ResearchCenterofSatelliteTech.DateofDefence
3、：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要本文基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制思想，以衛(wèi)星姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制為背景，針對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的非線性、時(shí)變性、參數(shù)耦合、控制過(guò)程中存在隨機(jī)干擾等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了三種不依賴(lài)于被控對(duì)象精確數(shù)學(xué)模型的控制器，并在Mablab/Simulink環(huán)境下進(jìn)行控制仿真研究。首先，文章給出了基于歐拉角和四元數(shù)的衛(wèi)星姿態(tài)動(dòng)力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，推導(dǎo)了以姿態(tài)誤差四元數(shù)為基礎(chǔ)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并且得到了以誤差四元數(shù)為反饋量的衛(wèi)星
4、姿態(tài)控制系統(tǒng)仿真框架。然后，根據(jù)模糊控制原理設(shè)計(jì)了基于Mamdani型模糊推理的衛(wèi)星姿態(tài)控制器，輸入控制量為誤差四元數(shù)輸出控制量為飛輪轉(zhuǎn)速。將控制器應(yīng)用于衛(wèi)星的姿態(tài)控制仿真，并與傳統(tǒng)的PD控制器結(jié)果進(jìn)行比較得出結(jié)論。其次，針對(duì)基本模糊控制器中隸屬函數(shù)參數(shù)難以確定的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了神經(jīng)-模糊推理控制器，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識(shí)隸屬函數(shù)的參數(shù)并進(jìn)行優(yōu)化?？偨Y(jié)Mamdani型模糊推理與Sugeno型模糊推理算法的聯(lián)系，將控制器進(jìn)行仿真研究，同過(guò)改變衛(wèi)星轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和增加干擾力矩檢驗(yàn)了控制器的魯棒性。最后，研究了一種完全不需要被控對(duì)象信息的“黑箱”控制方法，無(wú)
5、模型自適應(yīng)控制算法(MFAC)，基于該方法設(shè)計(jì)了一種衛(wèi)星姿態(tài)控制器，闡述了控制算法的設(shè)計(jì)過(guò)程，并且給出其在一定假設(shè)下的穩(wěn)定性與收斂性結(jié)論。探討了這種控制方法在復(fù)雜衛(wèi)星控制中的應(yīng)用前景，對(duì)控制器的穩(wěn)定性作出初步的分析，仿真結(jié)果表明了無(wú)模型自適應(yīng)控制器的可行性。關(guān)鍵詞：衛(wèi)星姿態(tài)控制；數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法；模糊控制；模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制；MFACI哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractThispaperisbasedonData-driventheoryandtakessatelliteattitudecontrolasbackground.Thre
6、econtrollerswhichcouldworkwellwithouttheprecisemodelofthecontrolledobjectaredesignedaimingatsatelliteattitudecontrolsystemwithnonlinearity,time-varying,parametercoupling,andrandominterferenceinthecontrolprocess.ThesimulationsareperformedintheMatlab/Simulinkenvironment.Fi
7、rstly,thepapergivesthekineticsanddynamicsmodelofsatellitebasedonEulerangleandquaternionandderivesthekineticsequationbasedontheerrorquaternion.Furthermoreitgivesthesimulationframeworkofsatelliteattitudecontrolsystem.Secondly,aMamdanitypefuzzycontrollerisdesignedonthebasis
8、offuzzylogicandtheinputsiserrorquaternionandtheoutputistherotationalspeedofflywheel.Thecontrollerisused
