基于固定时间反步的四旋翼姿态降阶自抗扰控制

针对受外部干扰和模型不确定性影响的四旋翼飞行器的姿态控制问题,提出一种基于固定时间的降阶扩张状态观测器(reduced-order extended state observer,RESO)和固定时间反步状态反馈控制律的自抗扰姿态控制方法。基于四旋翼动力学模型及自抗扰(active disturbance rejection control,ADRC)理论,首先利用系统输出可测特性,设计具有固定时间收敛性能的降阶扩张状态观测器并对观测器收敛性进行理论证明;其次,在反步控制的基础上结合固定时间理论,设计固定时间反步状态反馈控制器,并理论证明了闭环系统的跟踪误差能在固定时间内收敛至原点。最后,通过仿真算例,从收敛时间、稳态误差、最大误差以及均方误差等指标考察了所提出的控制方法的性能。仿真结果表明:所提出的改进方法相较于传统自抗扰控制及反步滑模控制具有更好的控制品质。

低轨卫星姿态控制系统降阶方案研究

近地卫星姿态控制单机故障会影响其任务的开展。针对低轨卫星姿控系统可能出现的单机故障情况,该文提出了姿态控制系统降阶方案,分别针对单飞轮故障、多飞轮故障、敏感器故障等不同场景,对姿态控制系统进行有序降阶,利用现有单机实现一定的姿态控制性能。单飞轮故障时采用轮速过零的三轴轮控方案;多飞轮故障且Y轮正常,或者高精度定姿单机故障时采用偏置稳定控制方案,在星体Y轴方向不能形成偏置时采用姿态控制方案。仿真结果表明,该文提出的针对各种单机故障情形的姿控方案均可较好地完成星体的姿态指向任务,卫星姿态控制系统可在单机出现故障时自主实施降阶方案。该文提出的姿态控制系统降阶方案可用作低轨卫星故障处理预案。

挠性卫星姿态非线性局部镇定控制

本文针对挠性卫星姿态机动和振动抑制问题,给出一种基于多项式平方和(sum of squares,SOS)的非线性局部镇定控制方法.根据姿态系统结构特征,在此基础上,采用SOS结合S-procedure理论,得出相应的非线性局部可镇定条件.该条件可借助有效凸优化工具进行检验,当优化问题可解时,可构造非线性姿态控制器的解析解.最后,将文中方法应用于某型挠性卫星姿态控制.仿真结果表明,在实现大角度姿态快速机动的同时,有效抑制了挠性附件振动.

不平衡电网下基于降阶谐振器的双馈风电系统网侧变换器辅助控制策略

电网电压不平衡条件下,为了最大限度提升双馈发电系统综合运行能力,需考虑网侧变换器的辅助控制功能。本文提出一种采用降阶谐振器的电流控制方案,可实现以消除整个双馈发电系统输出有功、无功功率脉动为目标的辅助控制功能。该控制方案以整个系统输出的有功、无功功率直接作为被控对象,在正转同步旋转坐标系中通过2倍频降阶谐振器对其进行直接调节,可消除以正、负序电压分量为基础的网侧变换器负序电流指令计算环节,并完全无需对电压、电流进行相序分离,即可实现所设定的网侧变换器辅助控制目标。仿真和实验结果表明:所提出采用降阶谐振器的电流控制方案,在电网电压不平衡条件下,既实现消除整个发电系统输出有功、无功功率的脉动的网侧变换器既定控制目标,又可提高双馈系统在不平衡故障下的动态控制性能。