空間非合作目標(biāo)接近與姿態(tài)跟蹤控制研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，飛行器的姿態(tài)跟蹤控制理論在非合作目標(biāo)的控制領(lǐng)域中具有重要的意義與發(fā)展前景。本文主要以非合作目標(biāo)的姿態(tài)跟蹤與接近為背景，主要研究了空間非合作目標(biāo)的建模和姿態(tài)跟蹤控制算法，針對(duì)求解非線性方程的算法進(jìn)行了大量的研究。
　　首先，本文介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在姿態(tài)跟蹤控制問題上的研究現(xiàn)狀，考慮到非合作目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)不易測(cè)算等問題，故在軌道運(yùn)動(dòng)中選擇采用基于視線坐標(biāo)系和地心慣性坐標(biāo)系下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型，在姿態(tài)運(yùn)動(dòng)中選擇采用基于

2、飛行器本體坐標(biāo)系下的相對(duì)誤差四元數(shù)模型，從而為實(shí)現(xiàn)對(duì)任意初始位置的非合作目標(biāo)進(jìn)行接近及視線跟蹤打下基礎(chǔ)。
　　其次，由于構(gòu)建的模型是較為復(fù)雜的非線性模型，不易解算，故研究一種有效解算非線性方程的算法——SDRE控制算法。然后，考慮到SDRE控制算法在應(yīng)用方面的局限性又深入的討論了求解SDRE方程的兩種控制方法：θ-D控制算法以及改進(jìn)的牛頓控制算法；比較兩種控制算法發(fā)現(xiàn)θ-D控制算法在計(jì)算精度允許的條件下求解速度較快，而改進(jìn)的牛頓控

3、制算法解算速度慢于θ-D控制算法但是優(yōu)于SDRE控制算法，并且其解算精度優(yōu)于θ-D控制算法。
　　再次，對(duì)姿態(tài)跟蹤的非線性模型進(jìn)行偽線性化，分別采用θ-D控制算法以及改進(jìn)的牛頓控制算法進(jìn)行姿態(tài)跟蹤控制器的設(shè)計(jì)及數(shù)學(xué)仿真，首先進(jìn)行θ-D控制器以及改進(jìn)的牛頓控制器的設(shè)計(jì)。然后，基于軌道接近和視線跟蹤的聯(lián)合控制非線性模型進(jìn)行θ-D控制器以及改進(jìn)的牛頓控制器的設(shè)計(jì)和仿真，均能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的控制效果。
　　最后，對(duì)地面仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的系統(tǒng)