天宫一号基于控制力矩陀螺的智能多模自适应姿态控制系统设计与验证

天宫一号是目前我国在轨运行的体积最大、重量最重的载人航天器.它具有变构型、变参数的特性,采用控制力矩陀螺系统和喷气推进系统实现高精度、高稳定度姿态控制.本文通过对天宫一号控制对象参数缓变和跳变相结合特点的分析,规划了高可靠灵活的控制策略,设计了智能多模自适应姿态控制系统.利用智能控制中规则集设定多模自适应控制的指标切换函数分配,利用多模自适应控制算法建立多模型控制器实现不同控制对象,不同控制任务的姿态控制.天宫一号通过地面测试和物理仿真试验,最后发射在轨运行,与神舟八号、神舟九号、神舟十号载人飞船圆满完成交会对接任务,充分验证了姿态控制系统设计的正确性和有效性.该设计方法在解决大型航天器变构型、变参数组合体姿态控制方面有突出优点,在未来的载人航天领域空间站建设具有应用前景.     

大型航天器单框架控制力矩陀螺系统全物理仿真

单框架控制力矩陀螺（SGCMG）是一种重要的航天器动量交换装置，用SGCMG作姿控部件的大型航天器姿态控制／动量管理系统是我国未来航天器发展的一个重点研究问题，本文利用三轴全物理仿真气浮台作为控制对象，模拟航天器在外层空间所受扰动力矩很小的力学环境，把SGCMG姿态控制／动量管理系统置于气浮台上，组成与航天器控制系统相同的仿真回中,来研究其动力学，动量交换，动量耦合以及控制系统中尚不清楚的一些问题，实践证明该仿真系统能够很好模拟航天器的力学环境，为SGCMG系统的进一步研究打下了很好的基础。     

仿真转台克服低速滞滑的判据研究

常规PID控制器由于摩擦存在 ,使得转台低速产生滞滑爬行现象 ,严重影响了仿真转台的低速性能。采用相平面法和代数分析法、李雅普诺夫稳定性定理 ,得出了克服低速滞滑爬行的判据 ,通过该判据得到系统参数与低速滞滑爬行的关系 ,由此可确定在满足常规稳定PID参数选择范围的基础上 ,为消除低速滞滑爬行现象 ,PID参数还应满足的条件。根据该判据确定PID的参数系统既满足稳定 ,又无低速滞滑爬行现象 ,而且简单实用 ,工程上证明了它的正确性。     

仿真转台解耦的鲁棒自适应模糊化设计

基于非线性微分几何理论,针对仿真转台设计了一种鲁棒自适应模糊化解耦控制器,该设计方法在保证系统稳定性和鲁棒性的同时,通过对传统的鲁棒滑模控制进行了处适应模糊化补偿,消弱了控制器的抖振,而且保证了转台解耦的有效性,该方法设计简单、实用,通过仿真验证了该设计的正确性。     

三轴仿真转台的总体设计与关键技术研究

本文针对某型三轴仿真转台任务,设计并实现了三轴仿真转台系统的硬件和软件。并且对三轴仿真转台中的难点问题进行了研究,提出了解决方案,通过实际调试证明了该设计和关键技术解决方案是正确的,该系统达到了设计指标要求,圆满完成了配合仿真实验的任务