空間非合作目標接近與姿態(tài)跟蹤控制研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，飛行器的姿態(tài)跟蹤控制理論在非合作目標的控制領(lǐng)域中具有重要的意義與發(fā)展前景。本文主要以非合作目標的姿態(tài)跟蹤與接近為背景，主要研究了空間非合作目標的建模和姿態(tài)跟蹤控制算法，針對求解非線性方程的算法進行了大量的研究。
　　首先，本文介紹了當前國內(nèi)外在姿態(tài)跟蹤控制問題上的研究現(xiàn)狀，考慮到非合作目標的運動參數(shù)不易測算等問題，故在軌道運動中選擇采用基于視線坐標系和地心慣性坐標系下的相對運動模型，在姿態(tài)運動中選擇采用基于

2、飛行器本體坐標系下的相對誤差四元數(shù)模型，從而為實現(xiàn)對任意初始位置的非合作目標進行接近及視線跟蹤打下基礎(chǔ)。
　　其次，由于構(gòu)建的模型是較為復(fù)雜的非線性模型，不易解算，故研究一種有效解算非線性方程的算法——SDRE控制算法。然后，考慮到SDRE控制算法在應(yīng)用方面的局限性又深入的討論了求解SDRE方程的兩種控制方法：θ-D控制算法以及改進的牛頓控制算法；比較兩種控制算法發(fā)現(xiàn)θ-D控制算法在計算精度允許的條件下求解速度較快，而改進的牛頓控

3、制算法解算速度慢于θ-D控制算法但是優(yōu)于SDRE控制算法，并且其解算精度優(yōu)于θ-D控制算法。
　　再次，對姿態(tài)跟蹤的非線性模型進行偽線性化，分別采用θ-D控制算法以及改進的牛頓控制算法進行姿態(tài)跟蹤控制器的設(shè)計及數(shù)學(xué)仿真，首先進行θ-D控制器以及改進的牛頓控制器的設(shè)計。然后，基于軌道接近和視線跟蹤的聯(lián)合控制非線性模型進行θ-D控制器以及改進的牛頓控制器的設(shè)計和仿真，均能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的控制效果。
　　最后，對地面仿真實驗系統(tǒng)的系統(tǒng)