姿态机动中SGCMG的一种改进奇异鲁棒操纵律设计

单框架控制力矩陀螺(SGCMG)在卫星姿态控制中以其具有大力矩输出能力而受到重视并已成功应用于在轨卫星,其应用难点是构形奇异问题,特别是在快速连续机动的过程中,CMG框架角必须迅速脱离奇异状态.使用描述CMG输出力矩和期望控制力矩夹角的奇异度量方法,以便在仿真中观察判别CMG构形的奇异程度.着重改进CMG的奇异鲁棒操纵律,应用高斯函数的方法确定鲁棒系数.仿真实例表明,与传统的梯度型零运动相比,该方法可以在卫星的连续快速机动中使CMG系统更为迅速地摆脱奇异,更为快速地完成机动并减小姿态抖动.

一种避免SGCMG系统奇异性的新方法

针对单框架控制力矩陀螺(SGCMG)系统的奇异性进行了研究。考虑雅克比矩阵在操纵律设计中的重要性,在系统优化性能指标中引入与雅克比矩阵相关的代价函数,设计了一种避免奇异的鲁棒逆操纵律,使系统优化性能指标始终驱使奇异度量远离零点,进而使SGCMG系统远离奇异状态。数值仿真结果表明:标准奇异鲁棒逆操纵律不能穿越系统内部椭圆奇异点,广义奇异鲁棒逆操纵律能快速脱离内部椭圆奇异状态。新方法不仅能快速脱离椭圆奇异点,在规定时间内完成要求的机动任务,而且脱离奇异状态后SGCMG系统不会再次陷入奇异。

冗余空间机器人基座姿态无扰动路径规划

在研究冗余空间机器人基座姿态无扰动路径规划以实现在空间机器人末端进行连续路径跟踪的过程中基座姿态无扰动。提出一种具有奇异鲁棒特性的反作用零空间算法以完成冗余空间机器人关节运动与基座姿态扰动的解耦控制,其克服了传统基于反作用零空间算法中的算法奇异问题,且结合奇异鲁棒逆以及变阻尼系数克服动力学奇异,进而得到奇异鲁棒的空间机器人基座姿态无扰动路径规划算法。建立基于MATLAB/Simulink的空间机器人数值仿真系统以验证所提出算法的实用性以及可靠性,仿真结果表明提出的算法具有可行性。