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《中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)》 2005年
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基于模糊控制的卫星姿态控制方法研究

王蜀泉  
【摘要】:随着航天技术的发展,人们对卫星姿态控制的要求越来越高。为探索用于卫星姿态控制的新方法,本文根据卫星姿态控制的要求和特点,设计了三种控制器:I/O(输入/输出)解耦PID 控制器、Mamdani 型纯模糊控制器和I/O 解耦自适应模糊控制器,并用这三种方法对三轴稳定卫星姿态机动控制进行了仿真研究,对其控制效果进行了分析比较。 本论文分别以三轴稳定刚性卫星姿态控制和带太阳帆板的三轴稳定卫星姿态控制为研究对象,建立了控制系统数学模型。 传统的PID 控制在卫星姿态控制领域已是应用成熟的工程方法,目前在轨卫星的姿态控制大都采用PID 控制。I/O 解耦PID 控制器设计过程严密,紧扣卫星动力学模型,在小扰动和卫星转动惯量变化较小时能够获得良好的控制效果。但缺点是当转动惯量变化比较大时控制效果变差。利用语言信息和经验设计的Mamdani 型模糊控制器在小扰动情况下和卫星转动惯量变化较大时都能获得良好的控制效果。将I/O 解耦方法和自适应模糊控制相结合设计的I/O 解耦自适应模糊控制器的控制性能与Mamdani 型纯模糊控制器相当,也具有很强的鲁棒性。与Mamdani 型纯模糊控制器相比,I/O 解耦自适应模糊控制器的优点是只需要很少的初始语言信息,通过在控制过程中调整参数,就能达到良好的控制效果。此外,由于自适应控制律的设计是建立在李雅普诺夫稳定基础上的,控制系统的稳定性能够得到保障。 综合分析、比较I/O 解耦PID 控制、Mamdani 型纯模糊控制和I/O 解耦自适应模糊控制这三种方法,I/O 解耦自适应模糊控制对模型依赖性小、设计灵活、鲁棒性强,相信该方法在要求高可靠性的卫星姿态控制领域将有较大的应用价值。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:V448

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 陈超;倾转旋翼机过渡过程姿态控制仿真研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 秦金彪;基于STK的卫星姿态控制仿真技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
3 任成功;挠性卫星姿态基于遗传算法的模糊控制研究[D];吉林大学;2007年
4 冯琳琳;基于改进遗传算法的挠性卫星姿态模糊神经网络控制研究[D];吉林大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 王梓,戈新生;基于最优控制的刚体航天器姿态控制研究[J];北京机械工业学院学报;2002年03期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 刘剑锋;桂卫华;黄志武;;基于满意度的T-S模糊建模方法及应用[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 王鹏;张迎春;;基于星敏感器/红外地平仪的自主导航方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 李鹏;段广仁;宋申民;;基于MIMU/CCD的对接与分离地面物理平台相对测量系统设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会A卷[C];2011年
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7 郭雷;;多源干扰系统复合分层抗干扰控制理论:综述与展望[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 高照照;杨慧;王东;郝文宇;王庆华;李美红;;导航卫星太阳光压任务分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 陈宏宇;吴会英;袁明;;影响导航伪距测量的卫星参数和处理方法[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 陈宏宇;吴会英;赵灵峰;;基于卫星编队时差测量的简易导航系统[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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1 毛宇峰;水下机器人系统体系结构及避障控制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 邵宗凯;无刷双馈电机建模及智能控制策略研究[D];华中科技大学;2010年
3 张红兵;基于ARM的双丝脉冲MIG高速焊分布式控制系统的研究[D];华南理工大学;2010年
4 詹跃东;质子交换膜燃料电池的综合智能协调控制研究[D];昆明理工大学;2010年
5 石善斌;静止轨道多星共位技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
6 吴乐彬;基于电液伺服并联六自由度机构的广义负载模拟理论和实验研究[D];浙江大学;2010年
7 李康乐;雷达目标微动特征提取与估计技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 贾辉;高精度星敏感器星点提取与星图识别研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 张建国;双离合器式自动变速器控制品质评价与优化[D];吉林大学;2011年
10 张华;高精度双视场星敏感器关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
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1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 徐旭;基于ARM的电阻点焊控制器[D];南昌航空大学;2010年
3 马爱清;真空差压铸造系统加压模型建立与控制算法设计[D];南昌航空大学;2010年
4 商亮亮;先进PID算法研究及其在开口闪点仪温控系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
5 李光远;基于在线聚类和最小二乘支持向量机的模糊建模方法研究[D];郑州大学;2010年
6 刘琪;正态云模型模糊推理系统及其应用研究[D];郑州大学;2010年
7 李翠云;基于PLC与模糊PID的混凝投药复合控制系统的研究[D];山东农业大学;2010年
8 陈猛;基于DSP和模糊PID的稳定平台的设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 袁瑞琴;嵌入式动力定位控制器的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 吕新昱;水下机器人舵机控制系统设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
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1 王振雷,顾树生;基于实值遗传算法的模糊神经网络辨识器[J];东北大学学报;2000年04期
2 王耀南,孙炜;基于模糊神经网络的机器人自学习控制[J];电机与控制学报;2001年02期
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10 郝立军,贾辉军,陈向民,颜翠英,董林红;多模态控制系统研究[J];河北科技大学学报;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 胡春华;纵列式无人直升机建模及非线性控制[D];清华大学;2004年
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3 陈刚;不确定非线性系统的鲁棒自适应控制研究[D];浙江大学;2006年
4 刘燕斌;高超声速飞行器建模及其先进飞行控制机理的研究[D];南京航空航天大学;2007年
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1 柏林;三轴稳定卫星姿态确定和姿态控制系统研究[D];西北工业大学;2001年
2 赵懿;基于HLA的卫星姿态控制系统仿真研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2004年
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4 冯香枝;卫星储能/姿控两用飞轮在能量回馈状态下的姿态控制问题研究[D];东华大学;2005年
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6 代丽红;卫星在轨运行实时视景仿真系统的研究与实现[D];华中科技大学;2005年
7 杜金刚;基于动态逆方法的飞行控制系统设计与仿真[D];西北工业大学;2006年
8 朱源;倾转旋翼飞机过渡模式动力学建模与控制研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 李忠磊;飞行器姿轨数据可视化仿真的相关研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 褚庆军;三轴稳定卫星姿态控制系统研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
【二级引证文献】
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1 刘林秀;曹云峰;庄丽葵;王彪;;倾转旋翼机飞控系统软件模块化设计[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2012年03期
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1 陈永;倾转旋翼机过渡段纵向姿态控制技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
2 冯琳琳;基于改进遗传算法的挠性卫星姿态模糊神经网络控制研究[D];吉林大学;2008年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
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【相似文献】
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8 曾瑞;周乐柱;李明之;王玮;张向阳;;典型卫星目标在不同姿态条件下的宽带散射特性[A];2007年全国微波毫米波会议论文集(上册)[C];2007年
9 田增山;申文求;隆克平;;SAR卫星的GPS姿态测量系统研究[A];第九届全国青年通信学术会议论文集[C];2004年
10 郑曼黎;田葆宁;;利用GPS相位干涉测定卫星姿态[A];中国空间科学学会空间探测专业委员会第十次学术会议论文集[C];1997年
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1 夏燕 郎勇;掌控新星观风云[N];中国航天报;2008年
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4 本报记者 陈劲松本报通讯员 孙海霞 王朝社;九天之上驭“繁星”[N];光明日报;2007年
5 记者 黄琦实习记者 张雪冬 通讯员 王文祥;陈祖贵 走在创新的大路上[N];中国航天报;2007年
6 敖蓉孙海霞;太空“牧星”[N];经济日报;2007年
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9 通讯员 王懋记者 汪永安;安徽语音技术服务中国航天业[N];安徽日报;2008年
10 本报特派西昌记者 邱瑞贤李颖 廖杰华;“嫦娥”90%飞行时间被掌握[N];广州日报;2007年
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1 叶东;敏捷卫星姿态快速机动与稳定控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
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7 陈雪芹;集成故障诊断与容错控制研究及在卫星姿态控制中的应用[D];哈尔滨工业大学;2008年
8 满峰;星载电场仪关键技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2009年
9 李东;皮卫星姿态确定与控制技术研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2005年
10 郁丰;微小卫星姿轨自主确定技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
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1 牟忠凯;卫星姿态确定的非线性滤波方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
2 李紫涵;小卫星姿态快速机动与稳定控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 艾奇;轨控操作对卫星姿态的影响分析及抑制方法[D];哈尔滨工业大学;2012年
4 刘刚;应用控制力矩陀螺的卫星姿态机动控制研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 葛益明;卫星姿态确定融合结构设计及乘性噪声处理方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 刘丹凤;基于带乘性噪声的星敏感器/陀螺卫星姿态确定方法研究[D];湖南大学;2010年
7 蔡波;皮卫星姿态确定系统传感器模块化设计[D];浙江大学;2012年
8 王慎航;卫星姿态大角度机动的非线性控制律方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
9 周春锋;以SGCMG为执行机构的卫星姿态引导及控制方法研究[D];南京理工大学;2013年
10 王蜀泉;基于模糊控制的卫星姿态控制方法研究[D];中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心);2005年
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