中国空间科学技术

›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (6): 20-.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2015.06.003

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捕获目标后组合体航天器抗干扰自适应控制

王益平, 赵育善, 师鹏, 郑翰清   

  1. （1北京航空航天大学宇航学院，北京100191）〓（2上海航天控制技术研究所，上海200233）
  • 收稿日期:2015-05-08 修回日期:2015-06-08 出版日期:2015-12-25 发布日期:2015-12-25
  • 作者简介:王益平 1991年生，2013年毕业于北京航空航天大学宇航学院飞行器设计专业，现为北京航空航天大学宇航学院航空宇航科学与技术专业硕士研究生。研究方向为航天器动力学与控制。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金（11102007），国家基本科研业务费（YWF14YHXY012）资助项目

AdaptiveControlforStabilizingtheCouplingSystemwithDisturbanceafterCapturingSpacecraft

 WANG  Yi-Ping, ZHAO  Yu-Shan, SHI  Peng, ZHENG  Han-Qing   

  1. (1SchoolofAstronautics,BeihangUniversity,Beijing100191)
    (2ShanghaiAerospaceControlTechnologyInstitute,Shanghai200233)
  • Received:2015-05-08 Revised:2015-06-08 Published:2015-12-25 Online:2015-12-25

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被引次数

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摘要： 针对空间机器人系统捕获非合作目标后由于质量特性参数和动量突变影响导致的组合体系统失稳问题，提出了一种基于系统动力学模型的抗干扰自适应控制方法。利用拉格朗日方法对系统进行动力学建模，通过冲击动力学建模分析得到了捕获目标后组合体系统的初始状态；基于系统动力学模型设计了线性反馈控制方法，考虑组合体质量特性参数不确定性以及外在干扰不确定性，对组合体系统动力学模型进行了不确定参数线性化，设计了参数自适应线性反馈控制方法；最后以平面三关节机械臂系统捕获旋转目标为例进行了仿真计算。组合体系统的运动状态量趋于期望值，速度级状态变量误差量级控制在10-4以下，位置级状态变量误差量级控制在10-3以下，说明该控制方法可以很好地保持捕获目标后组合体系统的稳定。

关键词: 组合体系统, 冲击动力学, 干扰, 线性化, 自适应控制, 在轨捕获, 空间机械臂

Abstract: Anadaptivecontrolbasedondynamicsmodelforstabilizingthecouplingsystemwasproposed，forthecouplingsystemmaybeunstableduetothechangeinmasscharacteristicsandmomentumofthecouplingsystem.Thedynamicsofsystemwasmodelledandthevelocitiesofcouplingsystemwerederivedfromtheimpactmodel.Basedonthedynamicmodeldeveloped,thelinearfeedbackcontrollerwasdesigned.Becauseoftheuncertaintyonthedynamicparametersanddisturbance,thedynamicmodelwaslinearlyparametricwithrespecttoagroupofunknowndynamicparametersandunknowndisturbance.Then,theadaptivelinearfeedbackcontrollerwasdesigned.UsingathreeDOFplanarspacemanipulator,thenumericalsimulationwascarriedout.Thesimulationresultsconfirmthecontrollerisfeasibleandeffective.

Key words: Couplingsystem, ImpactdynamicsDisturbanceLinearization;Adaptivecontrol;InorbitcaptureSpacemanipulator