月球探测器软着陆精确建模及最优轨道设计

针对探测器月面软着陆问题,在考虑月球自转的基础上建立了月球探测器在三维空间飞行的精确动力学模型。以燃耗最优为指标,利用Pontryagin极大值原理,得到了发动机推力开关曲线和推力方向角的最优控制律。综合考虑落点位置和速度约束求解两点边值问题,得到了探测器软着陆的最优轨线。仿真研究表明本文建立的精确动力学模型相对于不考虑月球自转的动力学模型可以有效提高探测器落点位置精度。

基于同步双陀螺的空间构架非线性鲁棒回转运动控制

由同步双陀螺驱动的空间构架回转运动控制是一个非线性控制问题。同步双陀螺由一对可以同步进动的陀螺转子构成。基于微分几何反馈线性化理论,通过合理选择两个输出函数可以将原非线性系统部分线性化,并且可以同时满足系统的跟踪和同步性能要求。针对线性化后的系统,考虑系统存在时变扰动情况,利用递推李亚普诺夫方法设计了非线性鲁棒闭环控制器。仿真结果证明了所设计控制器的有效性。

BTT导弹滚动通道自动驾驶仪设计

研究了BTT导弹滚动通道自动驾驶仪的设计问题.BTT导弹滚动通道自动驾驶仪的数学模型是一个时变的二阶线性模型,其设计目标是使滚动角γ跟踪给定的指令.利用提出的稳定鲁棒性理论和时变系统的镇定理论,并结合滚动通道自动驾驶仪模型的特点,设计了一个完全确定的,即在全程弹道上无需切换的自动驾驶仪,并证明了其在全程弹道上的稳定性、一致渐近跟踪性、鲁棒稳定性和鲁棒一致渐进跟踪性;最后对所设计的自动驾驶仪在弹道的7个特征点上作了定点仿真,得到了令人满意的结果.

基于双框架控制力矩陀螺的空间飞行器非线性姿态控制

推导出了双框架控制力矩陀螺系统操纵空间飞行器姿态机动的精确数学模型,并在此基础上基于Lyapunov第二法设计了空间飞行器大角度姿态机动非线性控制律,在设计的同时证明了系统的稳定性。设计了双框架陀螺系统奇异鲁棒+零运动操纵律。给出了双框架控制力矩陀螺系统奇异性定理,对三个双框架陀螺垂直安装及四个双框架陀螺平行安装两种构形方式进行了奇异性分析。分析和仿真验证了三个双框架陀螺垂直安装构形下系统跟踪常值力矩指令和大角度姿态机动的能力。