二轴导引头视线指向回路的鲁棒性设计

以Yaw-pitch型导引头为研究对象,提出了一种具有鲁棒性的视线指向回路设计方法.根据各框架的动力学方程,建立了描述视线动态特性的微分方程,分析了干扰力矩、非线性和结构耦合等因素对框架结构运动与动力学特性的影响,对由基座角运动所致结构参数的摄动进行了定量估计,采用H∞稳定性理论设计了视线姿态的伺服控制器.仿真结果表明,所设计的回路对系统的不确定性、非线性和外界干扰力矩等因素具有较强的鲁棒性.

空间快速绕飞与视线指向的建模与控制

研究了航天器空间任意方位快速绕飞与视线指向的建模与控制问题。定义合理的绕飞参考坐标系和期望姿态坐标系,将该问题转化为绕飞参考坐标系内的XY平面运动和绕期望姿态系Y轴的姿态跟踪控制。通过引入期望相对位置矢量,建立了航天器空间一般相对运动与视线指向的普适模型,并设计了相应控制律。以实现与目标轨道异面的快速圆绕飞视线指向为例进行了数学仿真,仿真中绕飞航天器采用冗余推力器配置,并引入伪逆法实现了控制指令的动态分配。数学仿真结果表明了该方法的正确性。

天基光学传感器视线指向确定与校正

高精度的传感器视线指向确定与校正是天基光学监视系统高精度跟踪和定位目标的重要保障,而高帧频、窄视场的凝视相机的视线指向确定和校正是这一问题的难点所在。在研究凝视相机的成像模型及其观测特点的基础上,提出了基于地标控制点的视线指向实时确定与校正算法。将影响凝视相机视线指向的误差因素(热变形误差、安装误差等)等效为视线指向偏移角,通过建立地标控制点的观测方程和偏移角的状态转移模型,采用扩展卡尔曼滤波器,实现了对偏移角的实时估计和视线指向的高精度确定与校正。仿真结果表明所提算法的精度、时效性均能够满足天基光学红外监视系统目标跟踪与定位处理的需求。

非合作目标绕飞任务的航天器鲁棒姿轨耦合控制

本文研究了非合作目标强迫绕飞过程中存在外部干扰和参数不确定性以及控制输入饱和约束下的航天器鲁棒姿轨耦合控制问题.首先,根据视线坐标系下的轨道动力学方程和本体坐标系下的姿态动力学方程,建立了满足视线指向要求的航天器相对姿轨耦合动力学模型.其次,针对姿轨耦合模型,基于反步法设计了具有抗饱和能力的鲁棒自适应姿轨耦合控制律,其中利用抗饱和技术设计了饱和补偿器,并结合自适应方法对未知参数和扰动上界进行估计,并基于Lyapunov方法给出了闭环系统的稳定性证明.最后,将提出的控制方案进行了数值仿真和比较,验证了其有效性.