国家自然科学基金(10872028)
- 作品数：21 被引量：99H指数：7
- 相关作者：胡军何英姿徐世杰刘潇翔张军更多>>
- 相关机构：空间智能控制技术国防科技重点实验室北京控制工程研究所北京航空航天大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家高技术研究发展计划中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术自动化与计算机技术理学一般工业技术更多>>
- 基于滚动优化和微分Theta-D方法的快速绕飞航天器姿轨协同控制被引量：6
- 2012年
- 针对近距离快速绕飞的视线保持要求和姿轨耦合特点,研究航天器姿轨协同最优控制方法。建立了六自由度相对运动耦合非线性模型,偏心推力矢量同时提供位置和姿态控制能力;考虑到近距离相对运动对动态性能的高精度要求,不同于无限时域经典Theta-D方法,提出了一种包含终端状态约束的滚动优化有限时域最优控制快速解算方法,推导了中间过程微分Riccati方程和微分Lyapunov方程的横截条件。控制器设计充分考虑了有限脉冲小推力器和有限力矩输出装置的约束。对近距离快速绕飞的仿真结果说明了方法的有效性,所提方法在保证相对运动稳定和动态性能的前提下控制输出幅值小,具有工程实际意义。
- 朱志斌李果何英姿魏春岭
- 关键词：快速绕飞修正罗德里格参数
- 包含密集模态的空间结构的模糊主动振动控制被引量：5
- 2010年
- 分析和总结了典型密频系统特性及其对控制的影响.针对密频系统的模态不稳定特性及密集模态的低可控度问题,引入一定数量的压电类智能结构作为传感器和作动器,基于独立模态空间设计了针对结构包含密集模态的参数自调整模糊主动振动控制系统.该系统对密频系统的不确定性和溢出干扰项具有鲁棒性,且能充分利用作动器的作动能力,在作动能力有限的前提下,相比于传统控制方法可更为有效地抑制结构振动.最后以典型密频系统在轨工作时受到的两种主要激励模式为例,仿真证实了该方案的正确性和有效性.
- 刘潇翔胡军
- 关键词：空间结构
- 一种界定模态密集程度的新方法被引量：8
- 2010年
- 研究了被控对象包含密集模态时对控制的影响,说明了密频系统的模态不稳定特性引起对象模型不准确,给控制器设计造成困难并容易导致控制性能下降。分析了已有的密集模态定义及相关判别准则的不足,针对控制,从密集模态振型不稳定性角度提出了新的基于振型灵敏度的密集模态界定方法,容易辨别出系统的密集模态子集,也可以用于比较不同系统的模态密集程度。算例表明,该方法准确有效,以此界定模态密集程度对振动控制更有意义。
- 刘潇翔胡军
- 包含高相关度密集模态的结构低阶振动控制被引量：1
- 2011年
- 为度量密频结构中密集模态组内各模态之间的相关度,定义了模态相关准则,阐述了结构系统具备一定条件时会出现模态频率集聚及对应模态相关度高的特性.在此基础上,通过可控/可观性Gram阵的分块解析形式,分析了作动器/传感器的配置方式对模态相关度高的密集模态组内各模态可控/可观度的影响,据此简化了基于模态可控/可观度准则的元件优化配置问题.此外,证明了密频组模态相关度高时,独立模态控制中可降低控制/观测向量的维度,即减少作动器/传感器的数目,在不损失性能的前提下实现对密频组的降维控制.最后通过算例仿真证明,对包含强相关性密集模态的结构,基于本文理论可简化作动器/传感器的配置问题,并且根据本文理论设计的低阶降维控制系统可实现对结构有效的振动抑制。
- 刘潇翔胡军
- 结构包含密集模态时主动振动控制中作动器/传感器的优化配置被引量：5
- 2010年
- 分析了已有的作动器/传感器配置方法的不足,针对包含密集模态的挠性结构,分析其可控/可观度的特殊性,提出了针对密频系统的作动器/传感器优化配置准则.通过可控性Gram阵的分块解析形式,避免了求解高阶Lyapunov矩阵方程,并利用了轻阻尼疏频系统自然平衡的条件,降低了求解可控度,即可控性矩阵奇异值的计算量.在此基础上用遗传算法寻优,得到元件的优化配置方式.最后通过算例与另外两种基于可控度的优化配置方法对比,证明依本文方法配置密频系统的作动器/传感器,振动控制效果最优.
- 刘潇翔胡军
- 基于内模原理的复杂挠性卫星姿态控制研究被引量：10
- 2014年
- 首先对具有运动挠性附件的航天器的姿态动力学模型进行了简要讨论和分析,证明了对于受步进扰动的复杂挠性卫星系统,采用输出反馈PD控制仅能得到一致有界稳定的结论。为了获得闭环系统的渐近稳定性能,进一步构造了具有内模补偿的PD控制系统,并且根据Lyapunov理论给出了严格证明。基于美国GOES-8号静止轨道气象卫星公布的动力学参数,对PD控制及含有内模补偿的PD控制两类控制器进行了仿真对比,以校验所设计控制系统的有效性。最后,进行了总结并提出进一步的研究设想。
- 陆栋宁刘一武
- 关键词：内模原理挠性卫星
- 基于滚动优化的模块航天器姿轨协同控制被引量：2
- 2011年
- 在近程导引段,采用偏心连续小推力矢量推进器和力矩输出装置,实现对特定目标的直线逼近、绕飞,同时完成轨道控制和视线姿态稳定。基于T-H方程和误差四元数建立相对姿轨耦合动力学模型,分别对直线逼近段和绕飞段设计相对位置期望轨线,期望姿态由视线方向计算得到。经典θ-D方法仅在起点处线性化动力学方程,稳定邻域范围有限,不能满足逼近和绕飞相对状态大范围变化的要求。因此基于滚动优化思想,提出分段线性化θ-D次优控制器设计方法,实现相对运动姿轨协同控制。其中姿态直接采用误差四元数矢量部分作状态反馈,降维处理姿轨耦合状态方程。仿真结果表明了该方法的有效性和实用性。
- 朱志斌李果何英姿魏春岭
- 关键词：航天器
- 轨道机动时考虑延迟的卫星姿态稳定控制方法被引量：2
- 2011年
- 轨道机动时,测量与传输延迟,以及偏心推力对卫星姿态的持续扰动,造成传统的姿态稳定控制方法控制性能下降。为了克服这些问题,设计了对外扰与状态同时估计的闭环-开环预测器。在外扰力矩定常的假设下,给出了此种估计器对状态与外扰的预测都收敛的判定准则。利用估计出的外部扰动前馈补偿推力偏心干扰力矩,同时利用预测出的系统状态设计状态反馈控制器。通过求解两个代数Riccati方程,设计最优状态反馈增益和预测器增益。这种简单的前馈反馈结构具有良好的工程可实现性,同时仿真结果显示,该方法可以有效克服延迟和干扰的影响,提高卫星轨道机动时本体姿态稳定精度。
- 张钊胡军
- 基于Theta-D次优控制器设计的相对姿轨耦合控制被引量：1
- 2011年
- 针对在轨服务航天器的快速机动和姿轨协同控制的特点,研究了基于姿轨耦合一体化模型的最优控制方法。建立了包括转动和平动的六自由度相对运动耦合非线性模型,连续偏心推力矢量既可以提供位置控制力,也可以输出姿态控制转矩。利用动态模型线性化方法和θ-D构造性优化算法给出相对运动姿轨耦合最优控制问题的数值解法,同时控制服务航天器相对位置和相对姿态,使其直线逼近一个失效慢旋目标。仿真结果证明,由于在动态优化问题中采用了构造性求解,所提方法在保证相对运动稳定和动态性能的前提下计算量小,对未来应用具有一定现实意义。
- 朱志斌李果何英姿魏春岭
- 关键词：修正罗德里格参数
- 基于序优化理论的三脉冲交会燃料寻优被引量：7
- 2009年
- 多数交会燃料寻优是基于"线性化相对运动方程(即Hill方程)"求解"最优"燃料消耗的框架进行的,当相对距离较远时,这种方法精度很低,优化得到的控制量无法满足终端精度要求。以寻的段三脉冲燃料优化为例,以搜索的方法进行控制参数寻优,此时搜索空间较大;通过引入"序优化"思想,有效缩小搜索空间,提高搜索效率,求解得到"足够好"的燃料消耗,并给出适合工程实现的燃料优化步骤。仿真结果表明由此得到的控制参数可以满足终端精度要求,且计算量很小。
- 马艳红胡军
- 关键词：序优化
