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具有非凸约束的航天器姿态机动预测控制
被引量:
13
1
作者
程小军
崔祜涛
+1 位作者
崔平远
徐瑞
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第5期1070-1076,共7页
针对航天器带有非凸几何约束以及输入有界的问题,提出了一种姿态机动预测控制算法。分析了姿态机动所受到的几何约束,并对非凸二次形式约束及其Hesse矩阵进行研究,证明了该约束的非凸性。通过对正定Hesse矩阵的构造,给出非凸约束凸化映...
针对航天器带有非凸几何约束以及输入有界的问题,提出了一种姿态机动预测控制算法。分析了姿态机动所受到的几何约束,并对非凸二次形式约束及其Hesse矩阵进行研究,证明了该约束的非凸性。通过对正定Hesse矩阵的构造,给出非凸约束凸化映射关系。最后给出姿态机动预测控制律,解决了由于姿态机动过程中非凸约束造成的全局解收敛困难以及路径安全性问题。数值仿真结果显示该算法不仅能在大范围内得到优化姿态路径,同时满足所有约束。
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关键词
航天器姿态机动
预测控制
非凸约束
凸规划
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职称材料
非凸二次约束下航天器姿态机动路径迭代规划方法
被引量:
11
2
作者
武长青
徐瑞
+1 位作者
朱圣英
崔平远
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期671-678,共8页
针对复杂约束下航天器姿态机动路径规划问题,首先描述和分析了航天器姿态机动过程中面临的动力学和运动学约束、有界约束、姿态指向约束,把姿态指向约束利用非凸二次型进行表述;其次从能量最优角度出发,将该约束机动问题归纳为非凸二次...
针对复杂约束下航天器姿态机动路径规划问题,首先描述和分析了航天器姿态机动过程中面临的动力学和运动学约束、有界约束、姿态指向约束,把姿态指向约束利用非凸二次型进行表述;其次从能量最优角度出发,将该约束机动问题归纳为非凸二次约束二次规划问题;然后引入线性松弛技术,将该问题转化成双线性规划问题,求出其中一个变量的凸包络和凹包络,降低求解复杂度,从而求出原问题的一个线性松弛。同时为了提高求解精度,提出一种基于评价函数的迭代规划算法,利用线性松弛求出的解作为初值,通过评价函数进行迭代规划,最终求出原问题的最优解。仿真结果表明该方法不仅可以满足复杂的姿态约束,得到全局姿态优化路径,而且能够降低能量消耗。
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关键词
航天器姿态机动
非凸二次约束
二次规划
评价迭代
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职称材料
航天器平移及姿态机动自适应终端滑模控制
被引量:
3
3
作者
岳宝增
李晓玉
《动力学与控制学报》
2018年第4期332-337,共6页
研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不...
研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不确定性和干扰的估计、有效抑制传统滑模控制的抖振现象.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的可达性和稳定性.通过航天器的位置以及姿态跟踪的数值仿真,验证了所设计控制器的有效性和准确性.
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关键词
滑模控制器
航天器
平移
机动
航天器姿态机动
自适应控制
不确定性及扰动
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职称材料
基于二阶锥优化的饱和及禁区约束下的航天器姿态控制
4
作者
陈曦
曹瑞浩
胡庆雷
《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》
EI
CSCD
2021年第2期237-248,共12页
研究了姿态禁区约束、角速度和控制力矩饱和约束下的航天器姿态机动问题。为了解决实际问题中的强非线性和非凸问题,提出了采用二阶锥优化方法来求解路径。具体来说,非线性的运动学和动力学通过松弛和转化为标准的仿射形式,并采用线性化...
研究了姿态禁区约束、角速度和控制力矩饱和约束下的航天器姿态机动问题。为了解决实际问题中的强非线性和非凸问题,提出了采用二阶锥优化方法来求解路径。具体来说,非线性的运动学和动力学通过松弛和转化为标准的仿射形式,并采用线性化和L1罚函数方法将问题中的非凸约束进行凸化。提出了基于角速度的二次性能指标,采用逐次迭代的二阶锥优化算法得到航天器姿态机动路径。最终,通过数值仿真验证了算法的有效性。
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关键词
航天器姿态机动
姿态
禁区约束
执行机构饱和
角速度饱和
二阶锥优化
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职称材料
题名
具有非凸约束的航天器姿态机动预测控制
被引量:
13
1
作者
程小军
崔祜涛
崔平远
徐瑞
机构
哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心
北京理工大学宇航学院
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011年第5期1070-1076,共7页
基金
国家自然科学基金(60803051)
文摘
针对航天器带有非凸几何约束以及输入有界的问题,提出了一种姿态机动预测控制算法。分析了姿态机动所受到的几何约束,并对非凸二次形式约束及其Hesse矩阵进行研究,证明了该约束的非凸性。通过对正定Hesse矩阵的构造,给出非凸约束凸化映射关系。最后给出姿态机动预测控制律,解决了由于姿态机动过程中非凸约束造成的全局解收敛困难以及路径安全性问题。数值仿真结果显示该算法不仅能在大范围内得到优化姿态路径,同时满足所有约束。
关键词
航天器姿态机动
预测控制
非凸约束
凸规划
Keywords
Spacecraft attitude maneuver
Predictive control
Nonconvex constraint
Convex planning
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
非凸二次约束下航天器姿态机动路径迭代规划方法
被引量:
11
2
作者
武长青
徐瑞
朱圣英
崔平远
机构
北京理工大学深空探测技术研究所
深空自主导航与控制工信部重点实验室
出处
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016年第6期671-678,共8页
基金
国家973计划(2012CB720000)
国家自然科学基金(60803051)
+1 种基金
高等学校博士学科点专项科研基金(20111101110001)
"十二五"民用航天预研项目
文摘
针对复杂约束下航天器姿态机动路径规划问题,首先描述和分析了航天器姿态机动过程中面临的动力学和运动学约束、有界约束、姿态指向约束,把姿态指向约束利用非凸二次型进行表述;其次从能量最优角度出发,将该约束机动问题归纳为非凸二次约束二次规划问题;然后引入线性松弛技术,将该问题转化成双线性规划问题,求出其中一个变量的凸包络和凹包络,降低求解复杂度,从而求出原问题的一个线性松弛。同时为了提高求解精度,提出一种基于评价函数的迭代规划算法,利用线性松弛求出的解作为初值,通过评价函数进行迭代规划,最终求出原问题的最优解。仿真结果表明该方法不仅可以满足复杂的姿态约束,得到全局姿态优化路径,而且能够降低能量消耗。
关键词
航天器姿态机动
非凸二次约束
二次规划
评价迭代
Keywords
Attitude maneuver
Nonconvex quadratic constraint
Quadratic planning
Iterative evaluation
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
航天器平移及姿态机动自适应终端滑模控制
被引量:
3
3
作者
岳宝增
李晓玉
机构
北京理工大学宇航学院
出处
《动力学与控制学报》
2018年第4期332-337,共6页
基金
国家自然科学基金(11472041
11532002
11772049)~~
文摘
研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不确定性和干扰的估计、有效抑制传统滑模控制的抖振现象.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的可达性和稳定性.通过航天器的位置以及姿态跟踪的数值仿真,验证了所设计控制器的有效性和准确性.
关键词
滑模控制器
航天器
平移
机动
航天器姿态机动
自适应控制
不确定性及扰动
Keywords
sliding mode controller
spacecraft translation maneuvers
spacecraft attitude maneuvers
adaptive control
uncertainty and disturbance
分类号
V448.2 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于二阶锥优化的饱和及禁区约束下的航天器姿态控制
4
作者
陈曦
曹瑞浩
胡庆雷
机构
北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
中航工业集团西安飞行自动控制研究所
北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心
出处
《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》
EI
CSCD
2021年第2期237-248,共12页
基金
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(Nos.61960206011,61633003)
the Beijing Natural Science Foundation(No.JQ19017)。
文摘
研究了姿态禁区约束、角速度和控制力矩饱和约束下的航天器姿态机动问题。为了解决实际问题中的强非线性和非凸问题,提出了采用二阶锥优化方法来求解路径。具体来说,非线性的运动学和动力学通过松弛和转化为标准的仿射形式,并采用线性化和L1罚函数方法将问题中的非凸约束进行凸化。提出了基于角速度的二次性能指标,采用逐次迭代的二阶锥优化算法得到航天器姿态机动路径。最终,通过数值仿真验证了算法的有效性。
关键词
航天器姿态机动
姿态
禁区约束
执行机构饱和
角速度饱和
二阶锥优化
Keywords
spacecraft reorientation
attitude forbidden constraints
actuator saturation
velocity saturation
secondorder cone programming(SOCP)
分类号
TN925 [电子电信—通信与信息系统]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
具有非凸约束的航天器姿态机动预测控制
程小军
崔祜涛
崔平远
徐瑞
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2011
13
下载PDF
职称材料
2
非凸二次约束下航天器姿态机动路径迭代规划方法
武长青
徐瑞
朱圣英
崔平远
《宇航学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2016
11
下载PDF
职称材料
3
航天器平移及姿态机动自适应终端滑模控制
岳宝增
李晓玉
《动力学与控制学报》
2018
3
下载PDF
职称材料
4
基于二阶锥优化的饱和及禁区约束下的航天器姿态控制
陈曦
曹瑞浩
胡庆雷
《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》
EI
CSCD
2021
0
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职称材料
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