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《直連式三體繩系衛(wèi)星姿態(tài)魯棒最優(yōu)跟蹤控制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、航空學(xué)報(bào)ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252012V01．33No．4679-687ISSN1000-6893CN11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cn陸xb@buaa．edu．Cn文章編號：1000-6893(2012)04—0679—09直連式三體繩系衛(wèi)星姿態(tài)魯棒最優(yōu)跟蹤控制黃靜，劉剛，馬廣富’哈爾濱工業(yè)大學(xué)航天學(xué)院，黑龍江哈爾濱150001摘要：針對存在參數(shù)不確定性以及外部有界干擾的直連式三體旋轉(zhuǎn)繩系衛(wèi)星系統(tǒng)姿態(tài)跟蹤控制問題，提出了一種分布式魯棒最優(yōu)控制方法。該方法首先針對單體繩系衛(wèi)星姿態(tài)模型．在不考慮參數(shù)不確定性
2、和干擾的條件下。應(yīng)用Ham—ilton-Jacobi—Bellman方程設(shè)計(jì)了最優(yōu)控制器；接著，考慮到實(shí)際系統(tǒng)存在參敷不確定性和干擾。采用自適應(yīng)與魯棒誤差積分方法在線學(xué)習(xí)參數(shù)不確定性和有界干擾，與最優(yōu)控制器結(jié)合設(shè)計(jì)了魯棒最優(yōu)控制器，使閉環(huán)系統(tǒng)滿足了性能指標(biāo)達(dá)到最小的要求。并應(yīng)用Lyapunov穩(wěn)定性定理證明了其閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。進(jìn)一步考慮到繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)同步性，將單體繩系衛(wèi)星姿態(tài)控制器設(shè)計(jì)擴(kuò)展至直連式三體繩系衛(wèi)星姿態(tài)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了分布式魯棒最優(yōu)控制器。最后在MATLAB／Simulink平臺上進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了方法的可行性與有效性，表明其具有潛在的應(yīng)用前景。關(guān)麓詞：繩系衛(wèi)星；姿態(tài)控制}不
3、確定系統(tǒng)；魯棒控制；最優(yōu)控制中圖分類號：V448．2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A繩系衛(wèi)星系統(tǒng)(TetheredSatelliteSystem，TSS)是指由2顆或2顆以上的衛(wèi)星通過系繩相連所構(gòu)成的系統(tǒng)，在大氣測量、空間電動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)、微重力環(huán)境試驗(yàn)、合成孔徑雷達(dá)，以及有效載荷的再入軌等諸多方面具有其獨(dú)特的優(yōu)勢[1]，成為了近年來國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前，美國國家航空航天局(NASA)已經(jīng)提出的深空繩系衛(wèi)星編隊(duì)任務(wù)宇宙結(jié)構(gòu)進(jìn)化的亞毫米探測器(SPECS)工程正在研究進(jìn)行，目的是建立空問望遠(yuǎn)鏡，計(jì)劃使用1km長的基線但不需要大量的燃料推進(jìn)系統(tǒng)．因此繩系衛(wèi)星編隊(duì)是一個(gè)很好的選擇。SPECS計(jì)劃L23由部署在日一地系統(tǒng)
4、厶點(diǎn)附近的Halo軌道繩系編隊(duì)完成，變基線干涉測量可通過系繩展開／回收控制獲得，通過旋轉(zhuǎn)繩系系統(tǒng)獲得密集覆蓋的觀察面。相比于一般的衛(wèi)星編隊(duì)飛行，繩系衛(wèi)星編隊(duì)能更精確地測量它們的相對位置，提高姿軌控的精度，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性‘引。繩系衛(wèi)星研究已有數(shù)十年發(fā)展歷史，文獻(xiàn)[42和文獻(xiàn)[sJ較詳細(xì)地介紹了繩系衛(wèi)星發(fā)展的情況。目前國內(nèi)外阻s]對于近地軌道指向最低點(diǎn)的TSS以及旋轉(zhuǎn)TSS的動(dòng)力學(xué)與控制研究，已經(jīng)相對完善和成熟，并有望在新的系繩試驗(yàn)中得到應(yīng)用。鑒于繩系衛(wèi)星相對自由編隊(duì)方面的優(yōu)勢以及平動(dòng)點(diǎn)在深空探測中的獨(dú)特優(yōu)勢，人們又逐漸轉(zhuǎn)向了基于平動(dòng)點(diǎn)附近編隊(duì)，主要用于深空探測的干涉測量，要求可變的基線以及整個(gè)系
5、統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)以覆蓋整個(gè)觀測平面。Gates[，3在其研究報(bào)告中假設(shè)各衛(wèi)星可當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)，系繩為無質(zhì)量剛性桿，推導(dǎo)出深空干涉儀的具有任意結(jié)構(gòu)的繩系衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)和系繩張力方程。Kim和Hall[I“11]基于Gates推導(dǎo)的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程，通過引入運(yùn)行在日一地系統(tǒng)收稿日期：2011-07．21；逅修日期：2011．08—17；錄用日期：2011—08·29；網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)問：2011·09—0611：26網(wǎng)絡(luò)出版地址：wwwcnkinet／kcms／detail／11．1929V20110906．1126008．hlmIDOI：CNKI：11-1929／v，201109061126008基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金
6、(61174200)}高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(201023021100312*通訊作者．Tel，；0451-86402108E-mailIrna#@hit．e由，∞硪再格式
7、HuangJ．LluG．MaGF．Nonlinearoptima／attitudetfacl‘lngcontrolofuncertainthree-lnlinetetheredsatellitesystems．ActaAero．nauticaetAstrc帆auticaSinica-2012．33(4)：679-587．董靜．翩嘲．馬廣1．1連武三俸繩幕衛(wèi)星姿態(tài)
8、棒最優(yōu)跟蹤控靚?兢空學(xué)援．2們2．33‘4)；679
9、-687．航空學(xué)報(bào)Apr252012Vol33No，4L2附近的SPECS任務(wù)，提出了基于輸入一狀態(tài)反饋線性化方法的漸近跟蹤方法，采用繩長控制方法，使TSS始終保持順勢平衡狀態(tài)。對于繩系衛(wèi)星編隊(duì)，需要精確控制星與星之間的相對位置和姿態(tài)以指向相同的慣性目標(biāo)[I引，因此姿態(tài)動(dòng)力學(xué)和控制近年來得到廣泛關(guān)注E13-17J，但是這些研究都是只考慮了重力梯度、地球軌道的衛(wèi)星系統(tǒng)，而對于TSS中系繩平臺的姿態(tài)控
