灵敏小卫星能量/姿态一体化控制研究

研究应用变速控制力矩陀螺群(VSCMGs,VariableSpeedControlMomentGyros)作为主执行机构,完成灵敏小卫星多目标快速姿态机动时的能量姿态一体化控制问题.在考虑执行机构饱和、机动任务要求和敏感器测量与跟踪能力受限等情况下,设计了非线性的姿态能量一体化控制器,对由于频繁的姿态机动引起的姿态四元数的漂移进行了整定.设计了VSCMGs的操纵律.按是否接近框架构型奇异,合理分配了操纵任务,并设计了相应的操纵方法.对采用金字塔构型的VSCMGs进行了较为严格的仿真,结果表明卫星在机动中达到了快速和稳定的要求,同时能够满足能量控制要求和VSCMGs转子转速的平衡.

基于反馈线性化的两轮自平衡汽车侧倾动态响应控制

针对采用控制力矩陀螺仪的两轮自平衡汽车侧倾姿态的动态响应控制问题,提出了基于反馈线性化的综合控制方法。该控制方法利用反馈线性化控制方法将两轮自平衡汽车的非线性动力学模型转换为线性动力学模型。基于线性动力学模型,利用状态反馈方法配置线性动力学模型的极点,设计两轮自平衡汽车动态响应过程。针对所设计的动态响应过程中的力矩需求,利用PI控制器实现控制力矩陀螺仪的力矩输出调节。采用传递函数方法证明了所设计的两轮自平衡汽车控制系统的输入输出稳定性。最后给出了具体的算例仿真验证了所提出的基于反馈线性化综合控制方法对两轮自平衡汽车动态响应过程控制的有效性。