收藏本站
收藏 | 论文排版

基于终端滑模的飞行器姿态有限时间控制研究

曹伟  
【摘要】:姿态控制系统是空间飞行器总体设计的重要组成部分之一,随着航天技术的飞速发展,人们对空间飞行器姿态控制提出了越来越高的要求。然而,由于本身的非线性特性、模型参数不确定、外部干扰等影响,使得飞行器系统成为一类复杂的非线性不确定系统。因而对其控制策略的研究具有重要的理论和实际应用价值。相对于普通控制方式的无限时间稳定性,有限时控制方式可以使系统在有限时间内收敛。而且由于有限时间控制器中含有分数幂项,使得有限时间控制算法与其他控制算法相比具有更好的鲁棒性和抗干扰性。基于有限时间控制的思想,本文采用终端(Terminal)滑模控制算法分别设计了当系统不确定项上界已知和未知两种情况下的控制律,并用理论和仿真说明了所设计控制律使闭环系统具有更快的收敛性能。 本文首先阐述了空间飞行器姿态控制的研究现状和有限时间控制理论。介绍了几种典型的姿态运动学和动力学描述方法,并对各种描述方法的特点进行了讨论。经过对比选定了使用四元数法来描述飞行器姿态,从而建立飞行器姿态的系统模型,并对四元数法描述的系统模型进行了进一步处理以便终端滑模控制器的设计。 然后本文采用非奇异终端滑模控制算法设计了不确定项上界已知情况下的控制律。利用飞行器姿态运动学方程和动力学方程间的耦合关系,设计了基于非奇异终端滑模控制技术的姿态镇定控制律。并通过有限时间控制理论证明了飞行器姿态能够在有限的时间内镇定到目标姿态。 最后,本文设计了不确定项上界未知时的有限时间控制律。根据时间尺度分离的原则将飞行器状态分成对应于四元数的慢子系统和对应于角速度的快子系统,从而构成内外两个控制回路,外回路跟踪给定的四元数,内回路跟踪设计的角速度。对于快回路的不确定项上界未知问题,本文通过设计一种带有自适应参数的模糊干扰观测器使估计值逼近不确定项,并在此基础上设计了终端滑模控制器。通过有限时间控制理论证明了飞行器姿态能够在有限的时间内收敛到目标姿态。仿真结果显示,在边界未知条件下,所设计的算法能够使系统在有限时间内镇定到目标姿态。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前17条
1 张松;万晓正;贾鹤鸣;廖粤峰;张毅;;基于模糊自适应终端滑模的飞行器姿态跟踪控制[J];自动化技术与应用;2014年07期
2 蒋恒;管萍;戈新生;;基于快速终端滑模的飞行器姿态控制[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2017年04期
3 王坚浩;胡剑波;;不确定非线性系统的自适应反推高阶终端滑模控制[J];控制与决策;2012年03期
4 鲍晟,冯勇,郑雪梅;非最小相位系统的终端滑模控制[J];电机与控制学报;2003年04期
5 刘云峰;陈斌文;刘华峰;杨小冈;;基于指数型快速终端滑模的有限时间混沌同步[J];解放军理工大学学报(自然科学版);2008年04期
6 魏海平;叶成荫;;基于终端滑模的自适应有限时主动队列管理[J];控制工程;2016年10期
7 吴晓飞;崔嵬;都鑫;;基于快速非奇异终端滑模控制的矿用PMSM控制研究[J];煤炭技术;2017年06期
8 邬燕忠;高国琴;严琴;;快速终端滑模控制在并联机器人中的应用[J];机械设计与制造;2010年04期
9 刘东;武杰;杨朋松;;不确定非线性系统的自适应反推终端滑模控制[J];空军工程大学学报(自然科学版);2012年05期
10 颜闽秀;井元伟;;基于终端滑模控制的混沌系统的同步[J];东北大学学报(自然科学版);2007年12期
11 蒲明;吴庆宪;姜长生;程路;;新型快速动态终端滑模反步控制[J];系统工程学报;2012年05期
12 梁家荣;谭红艳;樊仲光;;广义系统的快速终端滑模控制[J];电子科技大学学报;2011年01期
13 范金锁;张合新;苏毅;窦荣斌;;飞行器再入二阶终端滑模姿控系统设计[J];弹箭与制导学报;2011年04期
14 米文鹏;李冰;黄华;洪成华;;模糊指数型终端滑模控制在导弹姿态控制系统中的应用研究[J];电光与控制;2010年05期
15 苏心怡,朱纪洪,胡金春,孙增圻;基于模糊逻辑的直升机终端滑模控制[J];清华大学学报(自然科学版);2004年04期
16 余晓华;;非奇异终端滑模控制在列车运行自动控制系统中的应用[J];计算机光盘软件与应用;2014年06期
17 郑雪梅;李琳;郑剑飞;冯勇;;快速非奇异终端滑模在混沌系统中的应用[J];控制工程;2010年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐炳林;张秀华;刘淑艳;;一种改进的非奇异终端滑模控制设计方法[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
2 周慧波;宋申民;徐明跃;宋俊红;;带攻击角约束的终端滑模导引律设计[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年
3 蔡远利;李慧洁;;终端滑模控制研究与发展现状[A];第19届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集(19th CCSSTA 2018)[C];2018年
4 王翠红;黄天民;阳成虎;;不确定广义系统的终端滑模控制[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
5 朱道宏;柴钰;;基于终端滑模的多关节机器人跟踪控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 郑艳;曹伟;;基于非奇异终端滑模的飞行器姿态有限时间控制研究[A];第26届中国控制与决策会议论文集[C];2014年
7 付炳臻;王丽梅;;双直线电机驱动的H型平台交叉耦合改进的非奇异快速终端滑模控制[A];第十四届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2017年
8 王钊;李世华;费树岷;;非奇异终端滑模导引律[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
9 丁福光;孟小辉;张坦;;基于扰动观测器终端滑模气垫船航向控制[A];第36届中国控制会议论文集(C)[C];2017年
10 王靖腾;蓝益鹏;;终端滑模控制在可控励磁直线同步电动机中的应用[A];第十五届沈阳科学学术年会论文集(理工农医)[C];2018年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 徐世许;不确定系统的终端滑模变结构控制[D];复旦大学;2012年
2 路坤锋;空间飞行器姿态复合控制方法研究[D];北京理工大学;2014年
3 周成宝;飞行器姿态非线性控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
4 周宁;多航天器系统有限时间姿态同步控制设计[D];北京理工大学;2015年
5 乔相伟;基于四元数非线性滤波的飞行器姿态确定算法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
6 黄蔚;CKF及鲁棒滤波在飞行器姿态估计中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2015年
7 董宏洋;基于对偶四元数的航天器位姿一体化控制方法研究[D];哈尔滨工业大学;2017年
8 曹文胜;Clifford代数与M(?)bius群[D];湖南大学;2005年
9 武元新;对偶四元数导航算法与非线性高斯滤波研究[D];国防科学技术大学;2005年
10 刘义鹏;四元数小波域图像处理及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹伟;基于终端滑模的飞行器姿态有限时间控制研究[D];东北大学;2012年
2 宋喜文;基于终端滑模的飞行器姿态控制问题研究[D];东北大学;2011年
3 甘泉竑波;离散时间非线性系统的快速终端滑模控制理论研究[D];中国科学技术大学;2016年
4 董经纬;基于终端滑模的航天器交会相对位置和姿态控制研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
5 龚晓庆;永磁转差离合器式ECHPS自适应非奇异快速终端滑模控制研究[D];江苏大学;2017年
6 邬燕忠;快速终端滑模控制在并联机器人中的应用[D];江苏大学;2010年
7 刘俊龙;机械臂的神经网络自适应终端滑模控制研究[D];东北大学;2014年
8 赵惟琦;几类广义系统的有限时间终端滑模控制[D];广西大学;2012年
9 高倩;直线伺服系统的二阶终端滑模控制[D];沈阳工业大学;2016年
10 刘旭;基于终端滑模的纯电动汽车转矩控制方法的研究[D];长春工业大学;2016年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 华东师大一附中特级教师 刘定一;汉密尔顿与四元数[N];中国教育报;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978