交会对接轨道控制的高精度平稳过渡过程设计

系统仿真学报 ›› 2015, Vol. 27 ›› Issue (11): 2784-2790.

• 信息、控制、决策与仿真 • 上一篇下一篇

交会对接轨道控制的高精度平稳过渡过程设计

李凯凯, 尚伟伟

中国科学技术大学自动化系,合肥 230027

收稿日期:2014-05-10 修回日期:2014-10-01 出版日期:2015-11-08 发布日期:2020-08-05
作者简介:李凯凯(1990-),男,安徽宿州,硕士生,研究方向为空间交会对接控制;尚伟伟(1981-),男,江西南昌,副教授。
基金资助:
国家自然科学基金(51275500); 机械系统与振动国家重点实验室开放基金课题(MSV201502); 中国科学院青年创新促进会(2012321)

High Accuracy and Stable Transient Process Design of Orbit Control for Space Rendezvous and Docking

Li Kaikai, Shang Weiwei

Department of Automation, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China

Received:2014-05-10 Revised:2014-10-01 Online:2015-11-08 Published:2020-08-05

摘要/Abstract

摘要： 在交会对接轨道控制任务的停靠阶段,系统需要进行平滑无超调、鲁棒性好、节约燃料的控制,为此,在轨道控制中引入过渡过程,设计了基于过渡过程的空间交会轨道控制器。在系统的初始坐标和目标坐标之间,将最终目标细化分级为逐步到达的平滑的S型曲线形式,设计了3种不同的基于过渡过程的空间交会轨道控制器。仿真实验表明所提出的过渡过程可以使系统以高精度平稳的方式完成轨道控制任务,使简单的控制器也可完成控制任务。

关键词: 轨道控制, 交会对接, 过渡过程, 黄金分割控制

Abstract: In the docking phase of orbit control task of space rendezvous and docking, smooth without overshoot, good robustness and fuel-saving control are required. To this end, a transient process for orbit control was proposed, and new controllers were designed on the basis of the transient process for the space rendezvous and docking. The ultimate goal was refined to the gradual arrival goal to build the transient process between the initial coordinate and the target coordinate of the system. The output of the transient process was designed as a smooth S-type curve. Three different orbit controllers of space rendezvous and docking were analyzed. The simulation results indicate that the system task can be completed in a high accuracy and stable way by adding the transient process in the orbit control task, and the common controllers can be used to complete the task by adding the transient process.

Key words: orbit control, rendezvous and docking, transient process, golden section control

中图分类号:

TP391.9

李凯凯, 尚伟伟. 交会对接轨道控制的高精度平稳过渡过程设计[J]. 系统仿真学报, 2015, 27(11): 2784-2790.

Li Kaikai, Shang Weiwei. High Accuracy and Stable Transient Process Design of Orbit Control for Space Rendezvous and Docking[J]. Journal of System Simulation, 2015, 27(11): 2784-2790.

参考文献

[1] 胡军, 解永春, 张昊, 等. 神舟八号飞船交会对接制导、导航与控制系统及其飞行结果评价[J]. 空间控制技术与应用, 2011, 37(6): 1-13.
[2] 吴宏鑫, 胡军, 解永春. 基于特征模型的智能自适应控制 [M]. 北京: 中国科学技术出版社, 2009.
[3] 吴宏鑫, 胡海霞, 解永春, 等. 自主交会对接若干问题[J]. 宇航学报, 2003, 24(2): 132-143.
[4] 吴宏鑫, 王颖, 解永春. 非线性黄金分割自适应控制[J]. 宇航学报, 2002, 23(6): 19-26.
[5] Xuebo Yang, Yuming Bo, Yurong Liu, et al. Output Tracking Control for Autonomous Spacecraft Rendezvous[C]// IEEE Conf. on Decision and Control, Shanghai, China, Dec. 2009. USA: IEEE, 2009: 5227-5232.
[6] Li Jiuren, Li Haiyang, Tang Guojin.Optimal Multi-Objective Trajectory Design based on Close-Looped Control for Autonomous Rendezvous[J]. Science China-Technological Sciences (S1674-7321), 2011, 54(11): 3091-3097.
[7] 韩京清. 自抗扰控制技术-估计补偿不确定性因素的控制技术 [M]. 北京: 国防工业出版社, 2008.
[8] 黄焕袍, 万晖, 韩京清. 安排过渡过程是提高闭环系统“鲁棒性、适应性和稳定性”的一种有效方法[J]. 控制理论与应用, 2001, 18(增1): 89-94.
[9] 郭赣, 朱熙. 基于过渡过程安排的PID控制器设计[J].宇航学报, 2012, 33(7): 930-935.
[10] Han Jingqing.From PID to Active Disturbance Rejection Control[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics (S0278-0046), 2009, 56(3): 900-906.
[11] 彭露群, 解仑, 李崇坚, 等. 自抗扰控制器在同步电机调速系统中的应用[J]. 北京科技大学学报, 2012, 34(1): 107-111.
[12] 吴忠, 黄丽雅, 魏孔明, 等. 航天器姿态自抗扰控制[J].控制理论与应用, 2013, 30(12): 1617-1622.
[13] 赵振民, 刘锋, 孔民秀, 等. 高速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究[J]. 电机与控制学报, 2011, 15(1): 98-104.

交会对接轨道控制的高精度平稳过渡过程设计

High Accuracy and Stable Transient Process Design of Orbit Control for Space Rendezvous and Docking

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 1

编辑推荐

Metrics

本文评价