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文檔簡介
1、小衛(wèi)星編隊飛行因其低成本、高性能及高自主性而備受重視與青睞。橢圓軌道可以通過配置遠地點增加對目標區(qū)域的覆蓋時間,進而提高衛(wèi)星的使用效率,因此比圓軌道更有優(yōu)勢。由于攝動和構(gòu)型設(shè)計偏差的存在,使編隊衛(wèi)星偏離預(yù)定的軌道,因此必須進行保持控制。此外,保持控制也是所有編隊控制中的基礎(chǔ)問題,衛(wèi)星編隊進行任何控制操作后幾乎都需要構(gòu)型保持控制來達到穩(wěn)定。本文重點研究橢圓軌道衛(wèi)星編隊的保持控制問題,論文的主要研究內(nèi)容如下:
?。?)首先推導表達在
2、目標星軌道坐標系下的相對運動方程,然后利用反饋線性化、變量替換的方法將相對運動方程轉(zhuǎn)化為以真近點角為自變量的線性化無量綱模型,給出兩者的轉(zhuǎn)換關(guān)系,并對比兩模型的優(yōu)缺點。最后推導相對攝動加速度的表達式。
?。?)研究考慮未知有界攝動情況下橢圓軌道編隊保持的滑模控制方法。首先基于時域的相對運動模型,從提高系統(tǒng)精度和魯棒性的角度,設(shè)計全程積分滑??刂坡桑⒉捎梦恢闷畹竭_±0.02m和速度偏差到達±0.001m/s兩項指標共同作為衡量
3、保持到位的標準;其次,設(shè)計自適應(yīng)滑??刂坡桑梢詫崿F(xiàn)對攝動上界的自適應(yīng)估計,降低控制律設(shè)計的保守性。最后,考慮真近點角域模型具有形式簡單、時變性不強、無需測量目標星絕對位置信息等優(yōu)點,基于真近點角域模型設(shè)計線性滑??刂坡?。
?。?)研究攝動已知情況下橢圓軌道編隊保持的backstepping控制方法。首先基于backstepping方法設(shè)計全狀態(tài)反饋控制律;其次,通過變量替換的方法將相對運動方程轉(zhuǎn)化為輸出反饋的形式,建立狀態(tài)估計
4、器,并基于backstepping方法設(shè)計輸出反饋控制律,利用Lyapunov穩(wěn)定性理論分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性;最后,基于真近點角域模型設(shè)計backstepping控制律。
?。?)研究攝動未知情況下橢圓軌道編隊保持的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制方法。首先將攝動表示為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的形式,設(shè)計自適應(yīng)律對攝動進行逼近,并結(jié)合滑??刂品椒ㄔO(shè)計全狀態(tài)反饋控制律,可以證明通過合理選取控制參數(shù)軌跡跟蹤誤差可以收斂到任意小的區(qū)域;在此基礎(chǔ)上,設(shè)計無需相對速度
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