低軌衛星無拖曳控制系統的不確定建模與控制算法研究

《低軌衛星無拖曳控制系統的不確定建模與控制算法研究》是依託華中科技大學，由樊慧津擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低軌衛星無拖曳控制系統的不確定建模與控制算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：樊慧津
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

為了探討天文動力學、探測地球引力波，確定地球重力場，必須保證人造衛星精確地沿低軌道運行，即無拖曳航天。其中的無拖曳控制系統旨在通過推進器來對非保守力，即干擾（包括大氣阻力、太陽輻射壓力等），進行補償，抵消衛星所受到的非保守力作用，從而保證人造衛星完全跟隨引力軌道。.本項目研究具有單個保證質量的低軌衛星無拖曳控制系統的不確定建模和控制器設計。探究和分析衛星及其內外干擾、主要噪聲及推進器的動力學特性，基於無拖曳系統的多參變數隨動性，運用多維信號處理技術，提出面向控制的多維非線性動力學模型；運用不確定建模技術考察和分析動力學建模過程中的參數攝動、不確定動態等問題；與已有將耦合項作為噪聲來進行解耦的處理方法不同，本項目擬採用關聯控制的思路，建立基於耦合關聯的一體化模型，設計基於有限時間觀測器的分散自適應控制算法，從快速性、控制精度等方面提高無拖曳控制系統的性能；最後進行數字仿真平台的設計。

結題摘要

本項目研究了具有單個保證質量的低軌無拖曳衛星控制系統的不確定建模和控制器設計。探究和分析了衛星及其內外干擾、主要噪聲及推進器的動力學特性；基於無拖曳系統的多參變數隨動性，建立面向控制的非線性動力學模型；運用不確定建模技術考察和分析動力學建模過程中存在的參數攝動、不確定動態等問題；本項目採用關聯控制的思路，建立了基於耦合關聯的一體化模型，設計基於有限時間穩定的分散自適應控制算法，從快速性、控制精度等方面提高無拖曳控制系統的性能；此外，基於對無拖曳系統控制的高精度要求，考慮到故障的馬爾科夫性，提出執行器故障下的自適應容錯控制策略， 並建立了隨機噪聲和傳送時延存在時， 控制系統的鎮定問題。本項目還拓展研究了兩類飛行系統的控制分析問題。本項目的研究成果主要是學術論文，當前已發表學術論文28篇，其中SCI收錄14篇，國家核心期刊3篇，另已投稿論文3篇。