撓性衛(wèi)星姿態(tài)機動控制算法研究.pdf

1、本文旨在研究具有快速機動能力的撓性衛(wèi)星機動控制算法問題。針對采用單框架控制力矩陀螺（SGCMG）作為執(zhí)行機構(gòu)的撓性衛(wèi)星，對其大角度機動過程中的矢量規(guī)避問題及機動控制算法進(jìn)行了研究。分別采用魯棒偽逆方法和零運動操縱律對SGCMG加以控制。在姿態(tài)機動時，引入人工勢場法思想，對其不期望路徑進(jìn)行規(guī)避，得到姿態(tài)機動的可實現(xiàn)路徑。由于撓性衛(wèi)星的系統(tǒng)復(fù)雜性，本文采用變結(jié)構(gòu)控制用以增加系統(tǒng)的魯棒性，并采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補償器對系統(tǒng)不確定項進(jìn)行逼近，使控制器能

2、夠更好的抵消撓性附件干擾。并且結(jié)合矢量規(guī)避問題對撓性衛(wèi)星控制系統(tǒng)做了仿真驗證，進(jìn)一步說明算法的有效性。
　　本文首先建立撓性衛(wèi)星動力學(xué)模型，并對其合理簡化后得到系統(tǒng)方程，并且針對模態(tài)方程構(gòu)造模態(tài)觀測器；其次對SGCMG魯棒偽逆方法的參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，使得其在奇異位置以外有更高的控制精度。針對滾轉(zhuǎn)軸和俯仰軸有較大控制力矩的任務(wù)要求，選取雙平行構(gòu)型控制力矩陀螺及飛輪組合的混合執(zhí)行機構(gòu)，設(shè)計零運動操縱律，能夠更好的避免SGCMG進(jìn)入奇異構(gòu)型

3、；再次對姿態(tài)機動路徑中的障礙物矢量進(jìn)行規(guī)避計算，對人工勢場法的局部最小問題作了具體分析，并且對人工勢場法提出改進(jìn)，引入微分項，提高了矢量規(guī)避算法的性能；最后針對撓性衛(wèi)星設(shè)計采用變結(jié)構(gòu)控制器，利用其魯棒性強、在滑模面上運動迅速的特點，并且針對撓性衛(wèi)星附件振動與本體耦合存在相位差的特點，設(shè)計積分型滑模面對振動影響加以消除，同時為了更好的補償不確定項，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對系統(tǒng)的不確定項進(jìn)行逼近，并在變結(jié)構(gòu)控制器中引入補償項。并且對未考慮矢量規(guī)避的機