基于迭代学习观测器的卫星姿态滑模容错控制

为解决卫星上反作用飞轮存在安装偏差、故障及外部干扰情况下的姿态控制问题,提出了一种基于迭代学习观测器的姿态容错控制方法。该方法通过设计迭代学习观测器,以较小的计算量实现对执行机构发生的故障以及安装偏差进行精确的估计。并利用观测器的观测结果设计滑模控制器,使处于外部干扰条件下的卫星系统在执行机构发生故障的情况下可以快速稳定地完成姿态机动任务。进一步基于Lyapunov稳定性定理证明了迭代学习观测器及控制器的全局渐近稳定性。针对反作用飞轮存在不确定性及故障的情况下进行仿真,仿真结果表明,与同类容错控制方法相比,所提方法可以更加快速精确地对故障进行估计并完成姿态控制。     

三轴稳定卫星斜装反作用飞轮控制器设计

本文研究了采用斜装反作用飞轮阵的卫星姿态控制系统。文中引入了正常控制律和失效控制律的概念,并论证了斜装反作用飞轮阵的力矩指令的分配计算,可设计简单的分配网络实现。控制器的设计采用了多变量系统理论,并对设计结果进行了数字模拟。最后,讨论了卫星所带的太阳帆板动力学对斜装飞轮阵控制律的影响。     

卫星活动部件的干扰辨识与抑制

采用干扰辨识的方法实现带活动部件三轴稳定卫星的高精度姿态控制问题.首先以扫描镜为例进行,分析扫描镜运动对卫星产生的等效干扰力矩;然后根据卫星控制系统的稳态输出数据,采用特征系统实现算法对扫描运动产生的干扰频率进行闭环辨识;最后在所辨识干扰频率的基础上,采用偶极子干扰抑制滤波器消除扫描镜运动干扰对卫星姿态的影响.仿真结果表明,所提出的方法能有效地克服活动部件运动产生的未知干扰对卫星姿态稳定度的影响,提高在轨运行卫星的姿态控制精度.     

一种基于编码器的全阶观测器测速方法

在考虑系统的摩擦损耗和负载扰动的情况下,给出了旋转电机的通用机械运动模型,并根据控制系统理论和编码器输出信号的特点,经数学推导得到了编码器测速系统的全阶观测器模型,提出了观测器位置信号的量化方法,最终得到了全阶观测器测速系统的控制框图。仿真分析表明:该全阶观测器测速精度远高于传统的编码器直接测速方法的测速精度,特别是在低精度编码器的测速系统中,当系统转动惯量已知时,基于编码器的全阶观测器可极大地提高系统的测速性能。     

基于DOB和二自由度控制器的某火炮稳定控制系统设计

火炮稳定控制系统性能会受到如路况、火炮射击时产生的冲击力矩等外部扰动以及摩擦力矩变化、测量噪声、转动惯量变化等内部参数摄动的影响。针对此问题,引入一种DOB观测器和二自由度控制算法,来减少摩擦对系统性能的影响,提高系统对载体扰动的隔离能力。仿真和实验结果表明,所提出的算法可以有效提高系统的稳定精度和速度伺服性能。     

等效扰动的炮控系统非线性自适应补偿控制方法

坦克炮控系统内部存在摩擦、齿隙和参数漂移等多种非线性,严重影响了系统性能的发挥。基于“等效扰动”的思想,将系统的各种非线性环节等效为外部扰动,从而将复杂的非线性系统转化为带可测扰动的线性系统。在此基础上设计了基于扩张状态观测器的自适应模型跟随控制器,实现了炮控系统多种非线性的补偿控制,实验表明,这种控制方法能够有效地抑制非线性扰动的影响,改善系统性能,且易于工程实现。     

基于干涉仪测向的电子侦察卫星单星定位精度分析

针对信息化战场面临的复杂电磁环境,研究基于二维干涉仪测向方法的电子侦察卫星单星定位体制。分析了电子侦察卫星单星定位原理及定位算法,提出了电子侦察卫星单星测向定位精度GDOP算法,通过仿真定量计算卫星测角误差、卫星姿态误差和卫星位置误差对卫星定位精度的影响程度。结果表明电子侦察卫星测角精度、姿态控制精度和位置测量精度越高,单星定位精度越高。     

挠性卫星姿态的模糊神经控制

在卫星的姿态控制领域里,智能控制技术得到越来越多的关注。把模糊神经控制引入到挠性卫星姿态稳定控制中,给出了详尽的实现方法,并推导了模糊神经网络的自学习算法。由于在模糊神经控制器中规则参数初值的确定吸收利用了经验知识,故提高了模糊神经控制器的在线学习速度。仿真结果表明:该控制算法通过在线学习能有效地克服挠性卫星的不确定性,具有较强的鲁棒性,从而可实现较高精度的卫星姿态控制。     

一种变质心高速旋转炮弹鲁棒姿态控制律

针对采用变质心技术的高速旋转炮弹的姿态控制问题,提出一种基于扩张状态观测器的动态面控制方法。根据由弹体和单滑块组成的多体系统的特点,建立了系统的姿态动力学模型,并对其进行了合理的简化。将系统的滚转通道引起的强耦合、建模误差及外部扰动等视为未知不确定干扰,并且考虑由于炮弹尺寸限制而引起的多体系统控制输入(滑块位移)的有限性,设计了扩张状态观测器和辅助系统,分别对系统的干扰进行观测以及处理控制输入的有限性,综合动态面控制技术设计了姿态控制律,最后基于李雅普诺夫稳定性原理证明了控制器的稳定性。仿真结果表明,该控制器能够在克服干扰的前提下快速稳定地跟踪指令信号,具有良好的控制精度和鲁棒性。     

微纳卫星姿态确定与控制半实物仿真系统设计

航天器姿态控制系统需要特殊的运行环境,在地面很难考核,这给系统可靠性带来一定的风险。针对微纳卫星的特点,设计并研制了一套面向微纳卫星的姿态确定与控制半实物仿真系统。该系统通过数字化模型模拟卫星姿态轨道运动、敏感器模型产生敏感器测量数据、执行器模型生成控制力矩、敏感器模拟器实现通信协议,最终实现姿态控制系统的全系统仿真。这套系统可以接入卫星控制系统回路,实现对姿控系统软件、硬件的考核,同时验证算法的性能。基于该系统,对天拓三号卫星姿控系统进行地面半实物仿真,并对比在轨试验数据,结果表明系统设计合理,仿真结果可信。     

太阳观测卫星的数传天线波束及其指向设计

针对三轴稳定对日指向姿态的太阳同步轨道卫星,提出为获得最大对地数据传输时间的天线波束设计及布局方案。根据某型太阳观测卫星的轨道姿态设计方案,建立数传天线对指定地面站的天线波束指向仿真模型;使用卫星工具包STK仿真软件,分析不同波束角方案及其可能的指向对数传时间的影响,发现了对日指向卫星与对地指向卫星在数传时间上的不同规律,找到最优的天线波束布局来获得最大的数传时间;根据星载数传能力与不同天线波束宽度之间的关系,获得传输数据的最佳天线波束宽度,为这类卫星数传天线的波束设计及其布局提供设计依据。     

Driving force coordinated control of an 8 ×8 in-wheel motor drive vehicle with tire-road friction coefficient identification

Because of the complexities of tire-road interaction,the wheels of a multi-wheel distributed electric drive vehicle can easily slip under certain working conditions.As wheel slip affects the dynamic per-formance and stability of the vehicle,it is crucial to control it and coordinate the driving force.With this aim,this paper presents a driving force coordination control strategy with road identification for eight-wheeled electric vehicles equipped with an in-wheel motor for each wheel.In the proposed control strategy,the road identification module estimates tire-road forces using an unscented Kalman filter al-gorithm and recognizes the road adhesion coefficient by employing the recursive least-square method.According to road identification,the optimal slip ratio under the current driving condition is obtained,and a controller based on sliding mode control with a conditional integrator uses this value for accel-eration slip regulation.The anti-slip controller obtains the adjusting torque,which is integrated with the driver-command-based feedforward control torque to implement driving force coordination control.The results of hardware-in-loop simulation show that this control strategy can accurately estimate tire-road forces as well as the friction coefficient,and thus,can effectively fulfill the purpose of driving force coordinated control under different driving conditions.     

控制力矩陀螺的动态扫描成像卫星姿态控制

针对卫星动态扫描成像任务中的姿态控制问题,建立卫星姿态动力学模型,分析动态扫描成像任务对姿态控制的特殊需求。结合动态扫描成像任务需求提出一种典型的姿态机动方案,对姿态机动过程所需控制力矩进行估计。基于期望力矩和星体实时姿态设计一种俯仰机动控制律,并提出五棱锥构型陀螺群的操纵方案。针对某动态扫描成像任务卫星,对提出的控制律进行数值仿真。仿真结果证明所提方案可以满足卫星动态扫描成像的姿态控制要求。     

陀螺/星敏感器组合技术在卫星姿态确定系统中的应用

为了满足军用卫星姿态测量高精度的需要,提出了基于状态估计法的陀螺仪和星敏感器组成的卫星姿态测量系统的方案.应用广义卡尔曼进行状态估计,同时为了避免由非线性和小角度引起的计算误差,采用四元数法代替通常的欧拉角法进行计算,经分析得到该系统状态模型和观测模型.通过仿真证明,此方案能达到高精度军用卫星姿态确定系统的要求.     

多敏感器卫星姿态确定的卡尔曼滤波器设计

针对陀螺、红外地平仪和太阳敏感器组成的卫星姿态确定系统 ,采用四元数方法建立卫星姿态确定模型 ,并采用卡尔曼滤波器进行信息融合。仿真算例结果表明 ,该方法能够确定出满足精度要求的卫星姿态参数     

卫星天线指向复合控制全物理仿真与试验分析

卫星天线指向复合控制全物理仿真系统是验证多体卫星天线指向复合控制方案的关键设备.首先从力学的角度研究了该系统试验时影响天线指向与定点控制精度的几个不理想因素,并对系统的误差进行了分析和研究,得出了其误差模型,在此基础上设计了自适应控制律并对其进行了稳定性证明.最后对该系统进行了仿真,给出了仿真结果.结果表明该系统可以满足高精度天线指向复合控制要求.为进一步提高卫星天线指向复合控制全物理仿真精度奠定了基础.     

主星带伴随分布式小卫星雷达系统的波束同步分析

波束同步是主星带伴随分布式小卫星雷达系统的同步问题之一,分析了主星带伴随分布式小卫星雷达系统的波束同步问题。根据主星带伴随分布式小卫星雷达系统的特点,结合小卫星天线俯仰向可扫描、姿态可调节,提出了三种波束指向同步方法;分析了分布式小卫星雷达系统的波束覆盖同步问题,分别建立了主星和伴随分布式小卫星的波束覆盖数学模型;仿真分析“干涉车轮”,结果不仅证明这些模型的正确性,同时发现波束指向同步方法2有较好的优越性。     

北斗双星系统车辆定向技术

基于卫星载波相位干涉测量原理,研究了利用北斗双星系统确定车辆航向的相关技术。首先建立了北斗定向的数学模型;接着讨论了基于交换天线思想的等效转动基线极大/极小值ERMM模糊度确定方法;然后利用构建的双天线定向系统设计了车载实时航向确定实验,并通过高精度激光陀螺捷联惯导系统对航向确定精度进行了校核。实验结果验证了ERMM解模糊方法的有效性,表明定向系统实时航向确定有效精度可达0.62°。研究结果表明,北斗双星系统可以用于实时确定车辆的航向。