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主管单位 中华人民共和国
工业和信息化部
主办单位 哈尔滨工业大学 主编 李隆球 国际刊号ISSN 0367-6234 国内刊号CN 23-1235/T

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引用本文:叶东,孙兆伟,刘一帆.考虑安装偏差的联合执行机构自适应控制算法[J].哈尔滨工业大学学报,2016,48(11):7.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.11.002
YE Dong,SUN Zhaowei,LIU Yifan.An adaptive control algorithm for hybrid actuator with installation deviation[J].Journal of Harbin Institute of Technology,2016,48(11):7.DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.11.002
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考虑安装偏差的联合执行机构自适应控制算法
叶东1, 孙兆伟1, 刘一帆2
(1.哈尔滨工业大学 卫星技术研究所,哈尔滨150080; 2. 北京空间飞行器总体设计部,北京100094)
摘要:
为满足卫星机动过程中成像的需求,采用联合控制力矩陀螺和飞轮作为执行机构提供大且精确的控制力矩,但其安装的偏差会降低卫星姿态控制精度,基于设计自适应控制律处理这一问题.在携带变速控制力矩陀螺卫星通用模型的基础上,建立考虑安装偏差的联合执行机构控制模型.基于修正罗德里格参数描述的姿态运动学,设计多输入多输出自适应跟踪控制律估计执行机构的安装偏差与卫星转动惯量,并进行控制补偿以提高姿态控制精度.采用平滑映射避免控制律出现奇异现象而导致的无法执行,并基于Lyapunov原理分析了控制系统稳定性.数学对比仿真结果表明,该控制方法能够有效的实现卫星快速机动过程中的高精度控制,可提高2个数量级的跟踪控制精度.
关键词:  控制力矩陀螺  飞轮  安装偏差  控制精度  自适应控制
DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.2016.11.002
分类号:V448.2
文献标识码:A
基金项目:国家自然科学基金 (61603115);中央高校基本科研业务费专项资金(HIT.NSRIF.2015033);微小型航天器技术国防重点学科实验室开放基金 (HIT.KLOF.MST.201501);中国博士后科学基金(2015M81455)
An adaptive control algorithm for hybrid actuator with installation deviation
YE Dong1, SUN Zhaowei1, LIU Yifan2
(1. School of Astronautics, Harbin Institute of Technology, Harbin 150080, China; 2. Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094, China)
Abstract:
To meet the requirement of satellite imaging during maneuver, the mixed control moment gyroscopes and flywheel are used as the actuator to provide large and precise control torque. Due to the fact that the installation deviation of these actuators will reduce the attitude control accuracy of satellite, an adaptive control law is designed to deal with this issue. Based on the dynamic model of a satellite with a cluster of single-gimbal variable-speed control moment gyros, the control model with the consideration of installation deviation is derived. Based on the kinematic equation described by modified Rodrigues parameters, a multi-input multi-output adaptive tracking control law is designed to estimate the installation deviation of the actuators and the inertia of satellite, and the corresponding control compensation is adopted to improve the control accuracy. The singularity phenomenon of the tracking control law is avoided by using smooth projector principle, and the stability of the controlled system is analyzed via Lyapunov theory. Simulation results show that the proposed adaptive controller enables the satellite fast maneuver with high control accuracy, and the accuracy of the tracking control can be improved by two orders of magnitude.
Key words:  control moment gyros  flywheels  installation deviation  control accuracy  adaptive control

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