挠性航天器大角度姿态机动路径规划

针对挠性航天器大角度姿态快速机动快速稳定的控制要求,通过分析挠性航天器姿态动力学特性,提出了一种基于抛物线型角加速度曲线的三段式机动路径规划算法.该算法考虑了机动过程中对最大角加速度与最大角速度限制,充分发挥执行机构的功能来提高系统的快速性,并使角加速度平滑变化以减小帆板的振动.该路径规划方法简单,适于在轨实现.仿真结...     

挠性航天器姿态机动路径设计及最优控制

针对在轨挠性航天器姿态机动控制问题,提出了一种基于路径规划、线性二次型最优控制(LQR)和扩张状态观测器(ESO)新的姿态控制方法.在建立单轴挠性航天器姿态动力学系统状态方程的基础上,针对姿态机动易造成挠性附件大幅振动的问题,提出了一种余弦型角速度曲线的姿态机动路径规划方法,可应用于初速非零的情况.针对姿态角速度和挠性模态的变化率不易测得以及系统中受到持续时变干扰的问题,构建ESO对系统状态量和干扰进行估计,并与LQR控制相结合,设计了具有自抗扰能力的姿态控制器.仿真结果验证了所提控制方法的有效性.     

挠性卫星姿态快速稳定智能控制

针对挠性卫星本身存在的参数不确定性和外部扰动的控制问题,设计了以径向基函数神经网络和小脑神经网络为基础的复合变结构智能控制器.该控制器利用变结构控制系统对被控对象的模型误差、参数变化及外扰等的不敏感性的优点,再结合神经网络能够迅速逼近未知函数、泛化能力强的特点,可以适应挠性卫星参数不确定性和抑制外加干扰,实现对挠性卫星的有效控制.仿真结果表明复合控制能够提高卫星姿态的稳态精度和快速性.     

基于观测器的挠性卫星姿态机动抗饱和H∞控制

针对存在外部扰动与输入饱和的挠性卫星姿态机动控制问题,给出一种基于观测器的抗饱和H_∞控制方法.根据该挠性卫星姿态系统的结构特征,设计出基于降维观测器的状态反馈H_∞控制器.以此为基础,采用区域极点配置理论进一步改善控制性能指标.此外,在不增加控制系统维数的情况下,通过执行器的输入输出差设计抗饱和补偿器来消除饱和的影响.最后,数值仿真实例验证了文中方法的有效性和优势.     

基于区域极点配置的挠性卫星姿态镇定控制

针对挠性卫星姿态系统,研究了基于区域极点配置的姿态镇定控制问题.通过对姿态系统进行近似线性化处理,并应用线性矩阵不等式(LMI)技术给出一种基于降维观测器的状态反馈控制方法.该方法根据分离原理,分别采用区域极点配置和极点配置定理设计控制器和观测器.对某挠性卫星模型进行数值仿真,并与一种非线性控制方法做比较研究.仿真结果表明该方法兼顾了卫星姿态系统的动态和稳态性能,且在小角度姿态镇定控制上具有显著优势.     

挠性充液卫星姿态动力学建模研究

为了研究带重力梯度杆的充液卫星姿态动力学 ,利用带端质量的等效悬臂梁模型及液体晃动的等效力学模型 ,即一组球面摆和一个轴对称圆盘 ,建立了挠性充液耦合的卫星姿态动力学方程。根据某微小卫星的具体参数 ,利用多变量控制系统极点配置选取了 3个反作用飞轮的控制率 ,通过数值仿真计算 ,得到了刚柔耦合及挠性充液耦合卫星姿态角的变化规律。仿真结果表明 ,采用三轴反作用飞轮控制方法 ,并对挠性振动进行动态补偿 ,可以改善姿态控制精度 ;同时得到了液体晃动对姿态角精度的影响     

带挠性杆自旋卫星的姿态稳定性

本文研究带四根挠性杆的自旋卫星姿态稳定性问题。用逐次近似法寻求混合系统的近似解。导出解析形式的稳定性判据和章动阻尼时间常数,可用以估计卫星的稳定度。文中还讨论了卫星的质量几何和自旋速度,以及挠性杆的几何和弹性性质对姿态稳定性的影响。     

挠性卫星姿态低阶鲁棒控制器设计

本文研究多挠性充液卫星姿态运动的低阶鲁棒控制器设计问题.综合应用模态截断、回路成形和平衡截断方法设计低阶鲁棒控制器.模态截断获得适当阶数的卫星姿态运动模型;回路成形方法设计鲁棒控制器;平衡截断技术实现控制器降阶.满阶对象和低阶控制器组成闭环进行计算机仿真.     

挠性多体卫星姿态动力学与控制

三轴稳定卫星挠性附件的弹性振动和刚性部件的转动与卫星的姿态运动构成耦合的强非线性系统,因此须设计有效的控制律。该文研究了采用反作用飞轮作为执行机构、带有柔性附件和刚性转动部件的整星零动量三轴稳定卫星的姿态解耦控制问题。导出了卫星的多体系统动力学方程,并给出了部分线性化的形式。进一步利用反馈线性化方法将非线性耦合系统解耦,然后对线性化的系统模型进行状态反馈解耦和极点配置。数值仿真结果表明,该文所设计的控制方法具有很高的姿态控制精度和稳定度。     

挠性卫星姿态运动的鲁棒控制技术

具有挠性振动和液体晃动的新一代挠性卫星姿态运动是一个不确定系统,运用H∞优化与μ综合技术研究具有抑制振动和晃动能力以及强鲁棒性的卫星姿态控制系统设计问题,并对所提出的几种鲁棒控制系统设计方案进行计算机仿真和全物理仿真实验研究。     

输入成型在卫星喷气姿态机动控制中的应用

针对空间飞行器常带有大型挠性附件,而挠性附件的振动往往使控制系统性能变差的问题,提出了一种能有效抑制系统残留振动的姿态机动控制策略,即机动控制内环结合前置补偿结构.控制内环为由姿态控制执行机构(PWPF modulator)、控制器(PD controller)构成的挠性卫星姿态闭环系统,前置补偿器采用多模态输入成型器.内环用于保证主刚体的期望转动,输入成型器则用于抑制系统的残留振动.仿真结果表明:在卫星姿态满足期望指向的前提下,基于Pade′拟合设计的多模态成型器更短,对于系统的参数摄动也具有一定的鲁棒性.该控制策略改善了姿态机动控制系统的过渡过程.     

基于改进型最小二乘搜索的 GNSS 姿态测量方法

结合全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)用于姿态测量具有基线已知的特点,提出了一种改进型最小二乘搜索算法:将整周模糊度分为基本组和剩余组,在伪距精度和基线长度约束条件下确定出基本模糊度组的搜索空间;然后根据模糊度与基线俯仰角、航向角的关系,并以俯仰、航向角度组合作为联系基本组和剩余组的中间变量,通过搜索基本模糊度组来确定出剩余模糊度组合;最后利用最小二乘解算基线矢量,在二次残差比值检验条件下,完成整周模糊度的固定及姿态解算.实验结果表明,改进算法不仅有效减小了模糊度的搜索空间,而且缩短了模糊度初始化时间,具有较高的测姿精度,适用于GNSS姿态测量.     

基于改进禁忌搜索算法的立体车库搬运器路径优化建模与仿真

为提升平面移动式立体车库运行效率,通过对搬运器位置转移过程及服务时间进行分析,建立多条件约束的搬运器最短服务时间调度模型,考虑立体车库固定容量下不同层列组合方式及顾客到达率影响因素,提出了一种改进禁忌搜索算法提高搬运器路径搜索速度,设置对照组进行仿真实验,结果表明：6×16的层列组合下算法初始解的服务效率指标最佳;当顾客到达率为12、20 veh/h时,搬运器平均利用率低于50%,相较实例车库搬运器平均服务时间分别减小8.59%、10.29%,当顾客到达率为40、60 veh/h时,搬运器平均服务时间分别减小2.92%、1.5%。可见顾客到达率水平不同,算法适用性不同,在搬运器平均利用率小于50%的情形下算法表现更优,最后以工程项目数据进行验证,证明算法在实际工程中有较强可行性。     

基于层面信息的路径优化

根据分层物体快速成型（LOM）中零件逐层累积的特点，从缩短加工时间、提高制件效率方面着手阐述了路径优化的必要性，针对LOM机的运动机理和软件数据结构，给出了扫描路径优化的原理，将图论中的便宜算法用于LOM机的扫描路径优化。     

范数有界的鲁棒卫星姿态估计方法

针对现有卫星姿态鲁棒滤波器中计算量大、时变系统估计效果不理想的问题,将范数有界鲁棒滤波器应用于卫星姿态估计系统中.该方法将一部分系统模型误差视为系统的不确定度,降低了系统的建模难度.通过欧几里德范数确定状态的不确定度上界,对系统进行误差有界的鲁棒估计,保证了估计精度.仿真结果表明:在假设的不准确条件下,该鲁棒滤波器展现了良好的鲁棒性,其估计性能比传统扩展卡尔曼滤波(EKF)方法在三轴的估计精度(RMS)方面分别提高了11.21%,17.97%和38.13%.     

一种基于改进卡尔曼滤波的姿态解算算法

针对多传感器融合姿态解算精度不高的问题,本文提出一种改进的卡尔曼滤波算法,即高阶线性互补滤波与扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)相结合的融合算法。该数据的融合是基于加速度计、陀螺仪传感器频率特性和姿态角的微分方程建立的系统模型,将互补滤波的姿态角数据作为该系统模型的观测值,利用EKF算法对加速度计、陀螺仪、磁力计进行数据融合。高阶的互补滤波和EKF的融合算法能够有效的解决陀螺方向的估计偏差,为了证明该算法的可行性,用搭载IMU(InertialSmeasurementSunit)模块的四旋翼飞行器进行了动态和静态的实验,分析对比了最新导航算法、经典卡滤波算法和该融合算法滤波的效果。实验结果表明：本文提出的高阶无源线性互补滤波和EKF相结合的融合算法,无论在静态还是动态的实时性情况下,都能很明显的去除噪声和抑制姿态角的漂移,且提高了姿态角的精度。     

基于遗传算法的路径柔性作业车间调度优化

针对柔性作业车间调度问题中加工路径的多样性,以最长完工时间最短化为优化目标建立调度模型,采用遗传算法进行模型求解。提出一种基于工序与机器编码相融合的二维矩阵编码方法。在遗传进化过程中,通过附加方法产生新个体以扩展搜索范围,对交叉和变异算子进行了分析。通过算例验证了该算法的可行性和有效性。     

一种求解柔性作业车间调度问题的改进灰狼优化算法

针对柔性作业车间调度问题,以最大完工时间最小化为目标提出了一种改进灰狼优化算法(IGWO),采用两段式的编码方式来构造算法个体位置与调度方案之间的关系,使用基于启发式规则的初始化种群方法来提高初始解的质量.为了平衡算法的全局搜索与局部搜索,提出一种基于双曲正切函数的非线性收敛因子公式,并在算法的个体更新阶段提出了一种基于适应度值的加权方法,在算法决策层嵌入了变邻域搜索算法.通过仿真实验表明,算法在求解柔性作业车间调度问题上是有效的.