欠驱动航天器滑模速率阻尼控制

doi:10.3969/j.issn.1674-1579.2013.04.003

摘要/Abstract

摘要： 针对具有推力器执行机构的航天器，在一轴推力器失效的情况下，设计滑模变结构速率阻尼控制器，证明系统的稳定性;分析控制器的抗干扰能力，给出控制器参数选取的指导原则;通过将惯量积视为外界干扰的方法，解决了非对角惯量阵航天器的欠驱动控制设计问题.从工程实际情况出发，考虑了推力器的开关工作特性、角速度测量幅值受限、外界干扰和非对角惯量阵的影响.最后通过数学仿真验证了控制器的有效性和工程实用性.

关键词: 欠驱动航天器, 滑模控制, 速率阻尼, 推力器

Abstract: A sliding mode rate damping controller is designed for underactuated spacecraft with one of the three axes actuators invalid. The stabilization problem of the system is addressed, and the disturbance rejection performance is analyzed. The guideline of tuning parameters for the controller is presented. By regarding product of inertia as external disturbance, the problem of designing a controller for underactuated spacecraft with non-diagonal inertia matrix is resolved. The application aspects are considered, such as the switching feature of thrusters, the saturation characteristics of rate gyroscope, the existence of external disturbance and the non-diagonal property of the inertia matrix. Numerical simulation results demonstrate the effectiveness and practicability of the designed controller.

Key words: underactuated spacecraft, sliding mode control, rate damping, thrusters

中图分类号:

郭朝礼，张笃周，王淑一. 欠驱动航天器滑模速率阻尼控制[J]. 空间控制技术与应用, 2013, 39(4): 12-17.

GUO Chaoli, ZHANG Duzhou, WANG Shuyi. Sliding Mode Control for Rate Damping of Underactuated Spacecraft[J]. , 2013, 39(4): 12-17.

0
/ 收藏文章 0 / 推荐

导出引用管理器 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

链接本文: https://journal01.magtech.org.cn/Jwk3_kjkzjs/CN/10.3969/j.issn.1674-1579.2013.04.003

https://journal01.magtech.org.cn/Jwk3_kjkzjs/CN/Y2013/V39/I4/12

参考文献

1］Crouch P E. Spacecraft attitude control and stabilization：applications of geometric control theory to rigid body models［J］. IEEE Transactions on Automatic Control, 1984, 29(4): 321-331 ［2］Krishnan H, McClamroch H, Reyhanoglu M. On the attitude stabilization of a rigid spacecraft using two control torques［C］. American Control Conference, Chicago, USA, 1992 ［3］Wang D X, Jia Y H, Jin L. Controllability of an underactuated spacecraft with one thruster under disturbance［J］. Acta Mechanica Sinica, 2012, 28(3): 838-847 ［4］Victoria C C. Detumbling and reorienting underactuated rigid spacecraft［J］. Journal of Guidance Control and Dynamics, 1996, 19(3):708-710 ［5］张兵，吴宏鑫. 非完整配置下姿态翻滚抑制的滑动控制［J］. 宇航学报, 2000, 21(2):35-42 Zhang B, Wu H X. Sliding mode control for attitude detumbling under incomplete configuration［J］. Journal of Astronautics, 2000,21(2):35-42 ［6］Eshaghi R, Paul K C W , Fred Y H. A Lyapunovbased failsafe controller for an underactuated rigidbody spacecraft［C］. AIAA Guidance, Navigation and Control Conference, Montreal, Canada, 2001 ［7］Behal A, Dawson D, Zergeroglu E, et al. Nonlinear tracking control of an underactuated spacecraft［J］. Journal of Guidance Control and Dynamics, 2002, 25(5): 979-985 ［8］林壮,段广仁. 欠驱动刚体航天器姿态机动滑模控制研究［J］. 控制与决策, 2010, 25(3): 389393 Lin Z , Duan G R. Research on sliding mode control for underactuated rigid spacecraft attitude maneuver［J］. Control and Decision, 2010, 25(3): 389-393 ［9］Aeyeles D .Stabilization of a class of nonlinear systems by a smooth feedback control［J］. Systems and Control Letters, 1985, 6(1): 289-294 ［10］高为炳. 变结构控制的理论及设计方法［M］. 北京：科学出版社, 1996

Metrics

Viewed

Full text

134

HTML			PDF

Just accepted	Online first	Issue	Just accepted	Online first	Issue
0	0	0	0	0	134

From	Others	local

Times	59	75
Rate	44%	56%

Abstract

Just accepted	Online first	Issue

0	0	91

	From	Others

	Times	91
	Rate	100%

Cited

Web of Science	Crossref	ScienceDirect	Search for Citations in Google Scholar >>


This page requires you have already subscribed to WoS.

Shared

[1]	王骥勤, 刘裴栩, 刘伟, 高俊, 王伟宗. 烧蚀Z箍缩脉冲等离子体推进系统实验研究[J]. 空间控制技术与应用, 2024, 50(5): 92-.
[2]	关涛, 李彬, 武云丽. 指向约束下有限时间航天器姿态重定向控制[J]. 空间控制技术与应用, 2024, 50(3): 52-59.
[3]	涂子寒, 毛威, 扈延林, 姚兆普. 基于尺寸优化的霍尔推力器磁路设计方法研究[J]. 空间控制技术与应用, 2024, 50(2): 117-126.
[4]	钱晓莱, 王瀚霆, 王小琰, 郭禹辰, 赵亚涛. 在轨组装卫星自适应姿态控制[J]. 空间控制技术与应用, 2023, 49(6): 47-57.
[5]	岳博晨, 贾世元, 王一帆, 程潏, 陈钢. 基于Bi-LSTM网络的自由漂浮空间机械臂控制[J]. 空间控制技术与应用, 2023, 49(3): 18-27.
[6]	宋飞飞, 顾金媛, 李萌萌, 王晓冬. 基于多滑模控制器融合的高超声速飞行器再入段跟踪控制方法#br#[J]. 空间控制技术与应用, 2023, 49(1): 130-136.
[7]	秦明皇, 陶栩, 佃松宜, 郭斌. 伺服电机速度的分数阶滑模容错控制[J]. 空间控制技术与应用, 2022, 48(4): 86-95.
[8]	赵磊, 袁长清, 龚胜平, 贺京九. 混合推进航天器行星悬浮轨道附近编队构型保持研究[J]. 空间控制技术与应用, 2022, 48(2): 39-46.
[9]	马浩宸, 宋彦, 刘泽欣, 刘强, 王尚民, 魏立秋, 于达仁. 大功率霍尔推力器应用的滤波单元建模分析[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(4): 109-114.
[10]	张伟, 王梦, 陈阳, 付拓取, 刘旭辉, 杨蕊, 姚兆普. 1N ADN基推力器瞬态启动性能试验研究[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(4): 63-67.
[11]	李嘉惠, 韩亚杰, 李永, 夏广庆, 刘旭辉, 孙安邦, 孙斌, 韩道满, 鹿畅. 射频离子推力器研究进展[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(4): 21-30.
[12]	刘旭辉, 周浩浩, 耿金越, 郑伟杰, 穆京京, 贾翰武, 陈茂林, 辛优美. 电喷雾推力器结构参数与束流引出效率分析[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(4): 68-75.
[13]	李忠林, 周成, 张越, 夏广庆, 孙斌. 无电极洛伦兹力推力器技术发展研究[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(4): 31-40.
[14]	黄文栋, 耿金越, 严浩, 刘旭辉, 孙素蓉, 王海兴. 微阴极真空电弧点火起弧及加速机理研究综述[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(4): 10-20.
[15]	邓入川, 赵迪, 张山, 苟浩, 符健豪, 郑亮, 费凌. 永磁同步电机转速滑模和电流预测组合式控制器运行性能分析[J]. 空间控制技术与应用, 2021, 47(3): 64-72.