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Model predictive control of rigid spacecraft with two variable speed control moment gyroscopes 被引量:3
1
作者 Pengcheng WU Hao WEN +1 位作者 Ti CHEN Dongping JIN 《Applied Mathematics and Mechanics(English Edition)》 SCIE EI CSCD 2017年第11期1551-1564,共14页
In this paper, an attitude maneuver control problem is investigated for a rigid spacecraft using an array of two variable speed control moment gyroscopes (VSCMGs) with gimbal axes skewed to each other. A mathematica... In this paper, an attitude maneuver control problem is investigated for a rigid spacecraft using an array of two variable speed control moment gyroscopes (VSCMGs) with gimbal axes skewed to each other. A mathematical model is constructed by taking the spacecraft and the gyroscopes together as an integrated system, with the coupling interaction between them considered. To overcome the singular issues of the VSCMGs due to the conventional torque-based method, the first-order derivative of gimbal rates and the second-order derivative of the rotor spinning velocity, instead of the gyroscope torques, are taken as input variables. Moreover, taking external disturbances into account, a feedback control law is designed for the system based on a method of nonlinear model predictive control (NMPC). The attitude maneuver can be realized fast and smoothly by using the proposed controller in this paper. 展开更多
关键词 integrated system variable speed control moment gyroscope vscmg nonlinear model predictive control (NMPC)
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Attitude control of a rigid spacecraft with one variable-speed control moment gyro
2
作者 Hai-Chao Gui Lei Jin Shi-Jie Xu 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第5期749-760,共12页
Nonlinear controllability and attitude stabilization are studied for the underactuated nonholonomic dynamics of a rigid spacecraft with one variable-speed control moment gyro (VSCMG), which supplies only two interna... Nonlinear controllability and attitude stabilization are studied for the underactuated nonholonomic dynamics of a rigid spacecraft with one variable-speed control moment gyro (VSCMG), which supplies only two internal torques. Nonlinear controllability theory is used to show that the dynamics are locally controllable from the equilibrium point and thus can be asymptotically stabilized to the equilibrium point via time-invariant piecewise continuous feedback laws or time-periodic continuous feedback laws. Specifically, when the total angular momentum of the spacecraft-VSCMG system is zero, any orientation can be a controllable equilib- rium attitude. In this case, the attitude stabilization problem is addressed by designing a kinematic stabilizing law, which is implemented through a nonlinear proportional and deriva- tive controller, using the generalized dynamic inverse (GDI) method. The steady-state instability inherent in the GDI con- troller is elegantly avoided by appropriately choosing control gains. In order to obtain the command gimbal rate and wheel acceleration from control torques, a simple steering logic is constructed to accommodate the requirements of attitude sta- bilization and singularity avoidance of the VSCMG. Illustrative numerical examples verify the efficacy of the proposed control strategy. 展开更多
关键词 Attitude control inverse Nonholonomic system Generalized dynamic Small-time local controlla- bility - Stabilization variable-speed control moment gyro
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基于VSCMG的卫星姿态控制仿真系统 被引量:6
3
作者 戴路 金光 陈涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1546-1553,共8页
介绍了一种新型卫星姿态控制全物理仿真系统,此仿真系统以长春光机所最新研制的高精度三轴气浮转台为平台,采用变速控制力矩陀螺(VSCMG)为主要控制执行机构,并结合喷气推力机构作为系统的辅助执行机构给控制力矩陀螺进行卸载。此系统应... 介绍了一种新型卫星姿态控制全物理仿真系统,此仿真系统以长春光机所最新研制的高精度三轴气浮转台为平台,采用变速控制力矩陀螺(VSCMG)为主要控制执行机构,并结合喷气推力机构作为系统的辅助执行机构给控制力矩陀螺进行卸载。此系统应用高精度光纤陀螺、高精度倾角传感器和磁强计等姿态确定器件构成一套完整的姿态控制全物理仿真系统。介绍了整个仿真系统的软硬件构成,并结合传感器和执行机构参数进行建模和误差分析。本仿真系统可以为一般卫星姿态控制,尤其是以VSCMG为主要执行机构的敏捷型小卫星的姿态控制策略和算法提供良好的仿真验证平台。 展开更多
关键词 小卫星 姿态控制 三轴气浮转台 变速控制力矩陀螺
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带VSCMGs的航天器姿态稳定及功率补偿控制 被引量:3
4
作者 田林 徐世杰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期201-205,共5页
基于变速控制力矩陀螺群动力学模型建立其复合控制方程和分系统解耦约束方程,用矩阵投影方法同步设计得到航天器姿态与能量一体控制复合操纵律,利用Lyapunov方法分析了转子轴向惯量误差对姿态控制分系统的影响.根据飞轮转子轴向惯量与... 基于变速控制力矩陀螺群动力学模型建立其复合控制方程和分系统解耦约束方程,用矩阵投影方法同步设计得到航天器姿态与能量一体控制复合操纵律,利用Lyapunov方法分析了转子轴向惯量误差对姿态控制分系统的影响.根据飞轮转子轴向惯量与功率输出之间的误差关系设计出功率控制补偿器.复合操纵律中的力矩和功率两解形式相同,约束方程使得姿态与能量控制两分系统解耦,便于进行考虑执行机构特性的闭环控制系统性能分析.考虑飞轮转子轴向惯量误差时,姿态控制分系统的输出耗散特性使其能够保持稳定,而功率控制分系统输出误差与转子轴向惯量误差成比例关系,经过补偿后功率输出能满足控制要求. 展开更多
关键词 航天器姿态控制 变速控制力矩陀螺群 LYAPUNOV方法 功率补偿
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高姿态稳定度敏捷卫星的VSCMGs操纵律研究 被引量:12
5
作者 邢林峰 孙承启 汤亮 《空间控制技术与应用》 2008年第6期24-28,共5页
研究采用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)作为姿态控制执行机构的高姿态稳定度敏捷卫星的操纵律设计问题。将VSCMG分为控制力矩陀螺(CMG)和动量轮(MW)两种工作模式,针对每种工作模式进行奇异性分析,并给出逃避奇异的方法。为了获得较好的控... 研究采用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)作为姿态控制执行机构的高姿态稳定度敏捷卫星的操纵律设计问题。将VSCMG分为控制力矩陀螺(CMG)和动量轮(MW)两种工作模式,针对每种工作模式进行奇异性分析,并给出逃避奇异的方法。为了获得较好的控制效果,还研究了VSCMGs转子转速向标称转速平衡的方法以及通过调整转子轴构型使转子转速快速返回到标称值的方法。最后通过对算例进行仿真,验证了所设计的操纵律的有效性。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 奇异 操纵律
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使用VSCMGs的IPACS的奇异性分析与操纵律设计 被引量:6
6
作者 张军 徐世杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期123-130,共8页
研究使用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)的能量/姿态一体化控制系统(IPACS)的奇异性分析与操纵律设计问题。提出了VSCMGs的CMG奇异与IPACS奇异两种概念。对于给定的CMG奇异方向,采用优化理论得到了在该方向上VSCMGs的转子达到角动量饱和时... 研究使用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs)的能量/姿态一体化控制系统(IPACS)的奇异性分析与操纵律设计问题。提出了VSCMGs的CMG奇异与IPACS奇异两种概念。对于给定的CMG奇异方向,采用优化理论得到了在该方向上VSCMGs的转子达到角动量饱和时的转速表达式,并给出了IPACS奇异的充要条件及其证明。分析了考虑星体角速度影响时的实际IPACS的奇异性质。在此基础上为实现合理的动量管理,采用加权矩阵的方法设计了IPACS的操纵律。最后通过算例验证了所得到的IPACS奇异判据的正确性,并通过数值仿真,验证了所设计的操纵律的正确性及其良好的动量管理性能。 展开更多
关键词 能量/姿态一体化控制 变速控制力矩陀螺 奇异性 操纵律 动量管理
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基于聚类变异PSO优化的VSCMGs模糊平滑切换算法 被引量:1
7
作者 杨楠 郁丰 +1 位作者 马浩哲 赵航 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期93-102,共10页
针对变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)作为执行机构应用在敏捷遥感卫星上进行姿态机动时末端模式切换的平稳性和快速性冲突问题,在考虑框架转速误差的基础上,设计姿态误差参数作为切换指标,制定误差参数切... 针对变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)作为执行机构应用在敏捷遥感卫星上进行姿态机动时末端模式切换的平稳性和快速性冲突问题,在考虑框架转速误差的基础上,设计姿态误差参数作为切换指标,制定误差参数切换区域内的过渡规则,将指令力矩实时分配给控制力矩陀螺(control moment gyro,CMG)和飞轮并分别求解,提出了一种控制力矩陀螺/反作用飞轮工作模式模糊平滑切换操纵律。为了使得姿态机动末端卫星姿态达到姿态稳定度和指向精度要求的时间更短,以该时间为优化指标提出聚类变异改进粒子群算法对该操纵律参数寻优,确定最佳的切换区域和切换参数,并进行了仿真验证。结果表明:改进后粒子群算法在相同的迭代次数中总是表现出比传统粒子群算法更优的适应度,具有更快的收敛速度和更高的收敛精度,参数优化后的模糊平滑切换操纵律相比于现有操纵律能够在较短时间内完成双模式的平滑切换,并在姿态机动末端更迅速地达到姿态稳定度和指向精度要求,提高了遥感卫星敏捷机动与高稳指向的控制性能,有利于高质量完成成像任务。 展开更多
关键词 敏捷遥感卫星 变速控制力矩陀螺 模糊切换 粒子群优化算法 姿态控制
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VSCMG簇的操纵律优化设计
8
作者 刘锋 姚郁 赵辉 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期882-888,共7页
变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)簇相对于单框架控制力矩陀螺簇仅增加了飞轮转速可调自由度,实现难度不大,但能够缓解奇异问题。基于线性代数理论,从机理上分析了已有的添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避... 变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)簇相对于单框架控制力矩陀螺簇仅增加了飞轮转速可调自由度,实现难度不大,但能够缓解奇异问题。基于线性代数理论,从机理上分析了已有的添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避VSCMG簇内所有奇异点。针对添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避奇异点的问题,采用优化方法,设计出一种新型的VSCMG簇操纵律,能够规避采用传统添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避的奇异点。最后搭建整个航天器姿态控制系统,仿真验证了所设计的新型操纵律奇异规避的有效性。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺簇 零运动 加权伪逆 奇异规避 操纵律优化设计
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应用变速控制力矩陀螺的航天器姿态自适应控制
9
作者 林子杰 陆国平 +2 位作者 吕旺 吴宝林 李化义 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1-11,共11页
为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes,VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机... 为提高敏捷挠性航天器在轨连续机动的快速性和高稳定性,应用变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyroscopes,VSCMGs)作为姿态控制执行机构,提出了一种将观测器与自适应控制结合的姿态控制律与VSCMGs复合操纵律。考虑到机动过程中挠性模态及精确惯量不可知,采用模态观测器和转动惯量估计器对不可测的状态或参数进行辨识,辨识结果用于精确估计前馈补偿力矩,利用Lyapunov分析方法证明了闭环控制系统的稳定性。鉴于VSCMGs实际使用的力矩分配能力、避奇异能力、轮速平衡能力与末态框架角定位能力,分别设计了加权伪逆操纵律与3种对应的零运动。基于雅可比矩阵条件数提出了末态框架角的优选方法,给出了VSCMGs零运动在机动过程不同阶段的部署方案。结果表明:通过连续姿态机动数值仿真验证了所提算法的有效性;VSCMGs在连续机动过程中平滑切换模式,在不同的机动阶段实现了相应功能。模态观测值和惯量估计值在多次机动后收敛至真值附近,经过参数辨识后的控制器使航天器在机动末端更快更稳地达到指向精度要求。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 姿态机动 挠性航天器 自适应控制 模态观测
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矢量变频液压容积节流调速系统研究 被引量:6
10
作者 丁海港 赵继云 +2 位作者 石峰 赵亮 郝务云 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2009年第9期1221-1224,共4页
针对大转动惯量液压容积调速系统的一系列应用问题,将矢量变频液压容积调速和节流调速有机结合,搭建了大惯量矢量控制变频液压容积节流调速试验系统,实现了试验系统的PLC控制并结合LABVIWE完成了数据采集与状态监测,在不同转动惯量和负... 针对大转动惯量液压容积调速系统的一系列应用问题,将矢量变频液压容积调速和节流调速有机结合,搭建了大惯量矢量控制变频液压容积节流调速试验系统,实现了试验系统的PLC控制并结合LABVIWE完成了数据采集与状态监测,在不同转动惯量和负载条件下,进行了系统动态性能试验。实验结果表明:矢量变频液压容积节流复合调速对大转动惯量液压系统具有低速稳定性好,速度跟踪精度高的特点,并对转动惯量和负载扰动表现较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 大转动惯量 矢量变频液压容积调速 节流调速 PLC控制 数据采集 LABVIWE
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空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统 被引量:2
11
作者 周黎妮 李海阳 唐国金 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期2151-2158,共8页
研究了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统(IntegratedPower and Attitude Control System IPACS)。设计了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的IPACS框架,通过仿真验证了基于动量... 研究了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的集成能量与姿态控制系统(IntegratedPower and Attitude Control System IPACS)。设计了使用飞轮和变速控制力矩陀螺的空间站基于动量管理的IPACS框架,通过仿真验证了基于动量管理的IPACS的有效性,以及相对于单独的IPACS的优越性,同时变速控制力矩陀螺因同时具备飞轮和框架力矩陀螺的特点更适用于空间站长期在轨的姿态控制和能量存储要求。 展开更多
关键词 飞轮 变速控制力矩陀螺 动量管理 集成能量与姿态控制系统
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采用变速控制力矩陀螺的一种姿态/能量一体化控制研究 被引量:15
12
作者 贾英宏 徐世杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期32-37,共6页
本文研究采用变速控制力矩陀螺 (VSCMG)的航天器姿态 /能量一体化控制技术。首先建立了以变速控制力矩陀螺为执行机构的航天器姿态动力学模型 ,并给出了全局稳定的姿态反馈控制律。以控制力矩陀螺群的构型奇异量度为依据 ,分别考虑了 VS... 本文研究采用变速控制力矩陀螺 (VSCMG)的航天器姿态 /能量一体化控制技术。首先建立了以变速控制力矩陀螺为执行机构的航天器姿态动力学模型 ,并给出了全局稳定的姿态反馈控制律。以控制力矩陀螺群的构型奇异量度为依据 ,分别考虑了 VSCMG的控制力矩陀螺 (CMG)工作模式和反作用飞轮 (RW)工作模式。在陀螺群接近奇异时启用转子的反作用飞轮工作模式来补偿控制力矩陀螺采用鲁棒伪逆操纵律时所引起的力矩误差 ;在陀螺群远离奇异状态时 ,用控制力矩陀螺来补偿转子储能带来的干扰力矩。在姿态控制的同时利用转子的变速特性 ,完成按照给定的功率存储 /释放能量 ,并在陀螺群远离奇异状态时对储能过程中转子的转速进行调节 ,以保持良好的动量包络外形。最后以某航天器的姿态控制为例 。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 储能 姿态控制
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高速无刷直流电机在磁悬浮惯性执行机构中的应用研究进展 被引量:7
13
作者 王志强 房建成 刘刚 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第1期98-103,108,共7页
为了满足新一代卫星平台高精度、高稳定度的需求,研制了一种磁悬浮惯性执行机构用功耗低、精度高、体积小、重量轻的高速无刷直流电机,提出了多约束条件下电机定子结构和转子磁体结构的设计优化原则及方法,并就高精度的锁相速度控制以... 为了满足新一代卫星平台高精度、高稳定度的需求,研制了一种磁悬浮惯性执行机构用功耗低、精度高、体积小、重量轻的高速无刷直流电机,提出了多约束条件下电机定子结构和转子磁体结构的设计优化原则及方法,并就高精度的锁相速度控制以及铁耗和转矩脉动的抑制方法进行了研究。对比分析了国内外高速永磁无刷直流电机在磁悬浮惯性执行机构中的应用研究现状,指明了所提出的设计原则和控制方法对提高磁悬浮惯性执行机构整体性能的有效性。 展开更多
关键词 高速无刷直流电机 磁悬浮 惯性执行机构 飞轮 控制力矩陀螺 姿控储能
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利用变速控制力矩陀螺的航天器集成能量与姿态控制 被引量:7
14
作者 贾英宏 徐世杰 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期647-653,共7页
利用变速控制力矩陀螺(VSCMG)的航天器姿态与能量一体化控制问题。针对以VSCMG为姿态控制执行机构的刚体航天器设计了全局渐近稳定的姿态跟踪控制律。将VSCMG的框架角速度和转子角加速度作为控制输入向量设计操纵律。利用加权的最小范... 利用变速控制力矩陀螺(VSCMG)的航天器姿态与能量一体化控制问题。针对以VSCMG为姿态控制执行机构的刚体航天器设计了全局渐近稳定的姿态跟踪控制律。将VSCMG的框架角速度和转子角加速度作为控制输入向量设计操纵律。利用加权的最小范数解得到VSCMG的姿态控制输入向量,并用与之正交的控制输入向量来以给定的功率存储/释放能量。提出了同时表征力矩陀螺模式构型奇异和转子轮速平衡的混合指标函数。对控制自由度有冗余的系统,在混合指标函数的基础上利用梯度法构建了VSCMG的空转运动,以回避力矩陀螺模式的构型奇异,并同时减小转子转速差过大引起的转速饱和以及VSCMG零奇异的可能性。利用反馈转子动能的方法规划日照期间的储能功率,以维持系统长时间工作的能量平衡。基于某太阳同步轨道卫星的数值仿真结果验证了系统的有效性。 展开更多
关键词 集成能量与姿态控制 姿态跟踪 变速控制力矩陀螺 能量存储 构型奇异 轮速平衡
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应用变速控制力矩陀螺的卫星姿态机动的非线性控制 被引量:3
15
作者 刘军 韩潮 《航天控制》 CSCD 北大核心 2007年第5期33-38,共6页
研究了以变速控制力矩陀螺(VSCMG)作为执行机构的卫星多目标快速机动的控制问题。首先建立了带有多个变速控制力矩陀螺的航天器姿态动力学模型,采用修正的罗德里格斯参数(MRP)描述姿态运动。在考虑执行机构饱和、机动速率限制、控制带... 研究了以变速控制力矩陀螺(VSCMG)作为执行机构的卫星多目标快速机动的控制问题。首先建立了带有多个变速控制力矩陀螺的航天器姿态动力学模型,采用修正的罗德里格斯参数(MRP)描述姿态运动。在考虑执行机构饱和、机动速率限制、控制带宽限制等情况下,设计了基于Lyapunov理论的非线性姿态反馈控制器。针对外部干扰会使控制力矩陀螺的框架角偏移其标称值的情况,采取磁补偿控制来保持框架角在一定范围变化。以采用VSCMG为执行机构的某卫星为例进行了数值仿真,仿真结果验证了提出的非线性姿态反馈控制器的有效性,采取的磁补偿控制也很好地抑制了变速控制力矩陀螺框架角的偏移。 展开更多
关键词 航天器 变速控制力矩陀螺 姿态机动 磁控 修正的罗德里格斯参数
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采用平行构型变速控制力矩陀螺群的航天器姿态控制 被引量:6
16
作者 贾英宏 徐世杰 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期490-495,共6页
研究了平行构型变速控制力矩陀螺群的控制律及其在航天器姿态控制中的应用。首先建立了以变速控制力矩陀螺为执行机构的航天器姿态动力学模型,并给出了全局渐近稳定的姿态反馈控制律。将每一对框架平行的陀螺作为独立的单元控制,引入了... 研究了平行构型变速控制力矩陀螺群的控制律及其在航天器姿态控制中的应用。首先建立了以变速控制力矩陀螺为执行机构的航天器姿态动力学模型,并给出了全局渐近稳定的姿态反馈控制律。将每一对框架平行的陀螺作为独立的单元控制,引入了与控制力矩陀螺的框架运动相关的动坐标系,在此基础上给出了控制力矩陀螺的一种控制律。此控制律使陀螺群在奇异状态下仍具有可控性,并且力矩误差在动坐标系的某一方向始终为零,从而利用共轴的构型特点和陀螺转子的可变速性补偿控制力矩陀螺的力矩误差,使变速控制力矩陀螺群的输出力矩与期望的力矩相等。最后以双平行构型为例,对航天器的姿态稳定控制进行了数值仿真,并给出了一种控制力矩的分配方案。仿真结果证明了控制律算法的有效性。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 姿态控制
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挠性航天器大角度机动的振动抑制控制 被引量:5
17
作者 刘军 韩潮 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1880-1883,共4页
建立了带变速控制力矩陀螺群的挠性航天器的动力学模型,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题。针对挠性航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的... 建立了带变速控制力矩陀螺群的挠性航天器的动力学模型,应用误差四元数来描述姿态运动,将星体大角度姿态机动问题转化为误差四元数的调节问题。针对挠性航天器三轴同时姿态机动时挠性附件的振动抑制问题,提出了基于动态输出反馈控制的振动抑制方法,设计了仅利用姿态四元数而无需以角速度测量、挠性变形位移及速率测量作为反馈的动态控制规律。基于Lyapunov方法证明了所设计的动态控制器保证了姿态的渐近稳定和模态振动的衰减。基于Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明了所提出的控制方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 挠性航天器 姿态机动 振动抑制
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应用变速控制力矩陀螺的微小卫星大角度姿态机动控制 被引量:4
18
作者 刘军 韩潮 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第4期336-341,共6页
研究了变速控制力矩陀螺(VSCMG)作为执行机构的微小卫星多目标快速姿态机动的控制问题.控制力矩陀螺(CMG)可以在不增加功耗、质量和体积的条件下为微小卫星提供独特的控制力矩、角动量和姿态机动能力,这有助于微小卫星变得更加机动灵活... 研究了变速控制力矩陀螺(VSCMG)作为执行机构的微小卫星多目标快速姿态机动的控制问题.控制力矩陀螺(CMG)可以在不增加功耗、质量和体积的条件下为微小卫星提供独特的控制力矩、角动量和姿态机动能力,这有助于微小卫星变得更加机动灵活.首先建立了以变速控制力矩为执行机构的航天器姿态动力学模型,采用修正Rodrigues参数描述姿态.在考虑执行机构饱和、机动速率限制、控制带宽限制等情况下,设计了基于Lyapunov理论的非线性姿态反馈控制器.以采用VSCMG为执行机构的某微小卫星为例进行了数值仿真,结果表明卫星在机动中达到了快速和稳定的要求,提出的非线性姿态反馈控制器有很好的鲁棒性和有效性. 展开更多
关键词 微小卫星 变速控制力矩陀螺 姿态机动 修正的Rodrigues参数
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采用变速控制力矩陀螺的航天器姿态跟踪研究 被引量:2
19
作者 贾飞蕾 徐伟 +2 位作者 李恒年 侯黎强 张智斌 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期106-112,共7页
研究了以变速控制力矩陀螺(VSCMG)作为执行机构的航天器姿态跟踪问题.建立了以VSCMG为执行机构的航天器姿态动力学模型,引入一阶稳定的线性角速度滤波方程,同时,根据Lyapunov稳定性定理,设计了闭环系统的控制律.利用加权的最小范数解得... 研究了以变速控制力矩陀螺(VSCMG)作为执行机构的航天器姿态跟踪问题.建立了以VSCMG为执行机构的航天器姿态动力学模型,引入一阶稳定的线性角速度滤波方程,同时,根据Lyapunov稳定性定理,设计了闭环系统的控制律.利用加权的最小范数解得到VSCMG的姿态控制输入矢量.提出了表征VSCMG构型的新奇异度量,在其基础上利用梯度法构建了VSCMG的零运动,以回避VSCMG的构型奇异,并使转子转速趋于期望值.以四陀螺金字塔构型为例进行仿真,仿真结果验证了该算法的可行性和有效性. 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 姿态跟踪 奇异度量 构型奇异
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带变速控制力矩陀螺的航天器自适应姿态控制 被引量:1
20
作者 田林 徐世杰 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期9-16,共8页
航天器高精度姿态控制容易受到参数误差的影响,自适应控制能够合理地估计参数,使基于模型的控制器设计易于实现。自适应参数分为主星体惯量、变速控制力矩陀螺框架转子惯量及动摩擦系数3组,按参数分组对带变速控制力矩陀螺的航天器详细... 航天器高精度姿态控制容易受到参数误差的影响,自适应控制能够合理地估计参数,使基于模型的控制器设计易于实现。自适应参数分为主星体惯量、变速控制力矩陀螺框架转子惯量及动摩擦系数3组,按参数分组对带变速控制力矩陀螺的航天器详细动力学模型进行变换,采用Lyapunov方法设计出姿态控制器、变速控制力矩陀螺群操纵律及参数自适应更新律,操纵律中引入加权矩阵以缓解陀螺奇异问题。理论分析和数值仿真表明闭环姿态控制系统全局一致最终有界稳定,参数自适应更新能有效减小角速度跟踪误差,使姿态四元数误差收敛更快。参数估计虽然不能准确收敛到其真值上,但均在可接受的范围内。 展开更多
关键词 变速控制力矩陀螺 摩擦力矩 自适应控制 姿态控制 航天器
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