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《考慮執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊飛行控制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、碩士學位論文考慮執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊飛行控制SATELLITEFORMATIONFLYINGCONTROLWITHACTUATORSATURATION張萬寶哈爾濱工業(yè)大學2015年6月哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文國內圖書分類號：TP273學校代碼：10213國際圖書分類號：681.5.012密級：公開工程碩士學位論文考慮執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊飛行控制碩士研究生：張萬寶導師：周彬教授申請學位：工程碩士學科：控制科學與工程所在單位：航天學院答辯日期：2015年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學
2、工程碩士學位論文ClassifiedIndex:TP271.3U.D.C:681.5.012DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSATELLITEFORMATIONFLYINGCONTROLWITHACTUATORSATURATIONCandidate：ZhangWanbaoSupervisor：Prof.ZhouBinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScien
3、ceandEngineeringAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文摘要由于航天技術是衡量一個國家科技、研發(fā)和經(jīng)濟實力的重要標志，因此許多國家對衛(wèi)星編隊技術越來越重視。衛(wèi)星屬于一種物理設備，它只能提供有限的控制性能，也就是一定存在著執(zhí)行器飽和的情況。如果系統(tǒng)工作在飽和區(qū)，那么就可能造成整
4、個系統(tǒng)閉環(huán)不穩(wěn)定。本文就是要考慮執(zhí)行器飽和情況下的衛(wèi)星編隊控制問題。首先，根據(jù)牛頓定律建立數(shù)學模型，在本文中不考慮各種外力對衛(wèi)星編隊系統(tǒng)的影響。由于參考星與環(huán)繞星的距離遠遠小于參考星與地球球心的距離，于是對模型進行了線性化處理，得到的方程稱之為C-W方程。這種模型的優(yōu)點使得數(shù)學表達式簡單明了，可以很方便地進行理論分析和控制器的設計。然后，為了保障衛(wèi)星在無輸入的條件下能夠在一個二維平面上做周期的圓形軌跡運動，論文給出了衛(wèi)星編隊系統(tǒng)的初始條件選擇方式。最后，我們進行了Matlab仿真，驗證了只有按照給出的
5、條件進行初始狀態(tài)的選擇才能保障衛(wèi)星軌道是圓形軌跡。其次，考慮執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊控制問題實質上就是一致性問題。為了使跟隨星與主星達到半全局一致狀態(tài)，我們進行狀態(tài)反饋控制器的設計。但是，我們很難對原系統(tǒng)直接進行設計，因此先對原問題進行轉化。于是，通過選取新的狀態(tài)變量把一致性問題轉化為鎮(zhèn)定性問題，從而方便進行半全局狀態(tài)反饋控制律的設計。本文設計控制器的思想是通過低增益反饋的方法使具有執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊系統(tǒng)只工作在線性區(qū)。通過這樣的控制器設計方法，就消除了飽和非線性對系統(tǒng)的影響。最后，我們給出了大量的仿真
6、。由仿真曲線可以得出，本文所設計的狀態(tài)反饋控制器能夠使具有執(zhí)行器飽和的衛(wèi)星編隊系統(tǒng)達到一致狀態(tài)。仿真結果還表明某個設計參數(shù)越大，系統(tǒng)的收斂速度就越快，即動態(tài)性能就越強。關鍵詞：衛(wèi)星編隊；飽和非線性；狀態(tài)反饋；半全局鎮(zhèn)定；一致性I哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文AbstractAerospacescienceisameasureofacountry'scomprehensivenationalstrength,sosatelliteformationtechnologyhasbeenattractedat
7、tentionbymanycountriesrecently.Satellitebelongingtoaphysicaldevice,anditcanonlyprovidelimitedcontrolperformance,namely,itcanoccuractuatorsaturation.Ifthesystemisoperatinginthesaturationregion,thenitmayleadtoinstabilityoftheclosed-loopsystem.Thus,thispap
8、eristosolvetheproblemofsatelliteformationflyingcontrolwithactuatorsaturation.Firstly,accordingtokinematicknowledge,wecanbuildamathematicalmodel.Weignorevariousperturbationwhicheffectsonsatelliteformationsystem.Sincethedistancebet
