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基于同波束干涉测量的航天器姿态测量研究 预览
1
作者 张天刚 任天鹏 +2 位作者 谢剑锋 路伟涛 尹飞飞 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2019年第2期19-26,共8页
基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和... 基于地基同波束干涉测量,建立了航天器姿态测量数学模型及方程,给出了姿态解算方法,并对方程可解性与解算精度因子进行了分析。通过模拟在轨航天器轨道运行,进行了基于同波束干涉测量的航天器姿态解算数值仿真和误差分析,对解算误差和观测俯仰角的关系进行了分析和验证。结果表明,利用3个地面测站针对航天器上3个下行天线信号开展同波束干涉测量,辅以精度因子约束进行姿态解算,可以获得有效的航天器姿态信息,其精度最高可达0.001°。该方法可以作为在轨航天器姿态测量的备份手段。 展开更多
关键词 航天器姿态 地基同波束干涉测量 姿态测量 误差分析 观测俯仰角
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状态与输入受限的二阶多输入多输出非线性系统自适应控制 预览
2
作者 刘旺魁 魏毅寅 段广仁 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期533-541,共9页
针对含有状态和输入受限的二阶多输入多输出非线性系统的控制问题,提出了一种自适应控制策略.通过综合利用障碍Lyapunov函数和动态面控制方法的特性,使得系统的状态满足约束条件而且能够减少计算量.此外,为了处理输入约束和系统中的不... 针对含有状态和输入受限的二阶多输入多输出非线性系统的控制问题,提出了一种自适应控制策略.通过综合利用障碍Lyapunov函数和动态面控制方法的特性,使得系统的状态满足约束条件而且能够减少计算量.此外,为了处理输入约束和系统中的不确定性的影响,分别设计了辅助系统和自适应算法.通过理论分析表明,闭环系统的所有状态都是有界的,而且系统的状态和输入都满足约束条件.最后,通过一个数值仿真算例和一个实际的航天器姿态控制系统的仿真来验证所提出的自适应控制策略的有效性. 展开更多
关键词 障碍Lyapunov函数 动态面控制 状态与输入受限 自适应控制 航天器姿态
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基于Adomian分解法的分数阶航天器姿态动力系统的求解与同步控制 预览
3
作者 陈恒 雷腾飞 《徐州工程学院学报:自然科学版》 CAS 2017年第3期87-92,共6页
针对分数阶航天器刚体姿态运动系统,首先根据航天姿态动力系统的分数阶特性,提出了系统的分数阶模型,并运用Adomian分解法对其进行求解与混沌特性仿真;其次运用简单的单向耦合同步策略,设计出了同量分数阶航天姿态动力系统的同步... 针对分数阶航天器刚体姿态运动系统,首先根据航天姿态动力系统的分数阶特性,提出了系统的分数阶模型,并运用Adomian分解法对其进行求解与混沌特性仿真;其次运用简单的单向耦合同步策略,设计出了同量分数阶航天姿态动力系统的同步控制器;最后通过仿真验证了所提出的控制策略.仿真结果表明了所提出同步控制器的可实现以及有效性. 展开更多
关键词 航天器姿态 分数阶 ADOMIAN分解法 混沌控制
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一种新的航天器姿态快速测量方法 预览
4
作者 张杰 张巍 +2 位作者 范生宏 王顺 鲁利刚 《无线电通信技术》 2017年第4期67-70,共4页
针对航天器组件装调及实验阶段,姿态准直测量过程需要频繁建站的问题,提出了一种航天器组件姿态快速测量方法。该方法采用调整装置,将卫星本体坐标系XOY面调整到与大地水平,根据整星立方镜和组件立方镜的标定数据,快速反算出用于组件准... 针对航天器组件装调及实验阶段,姿态准直测量过程需要频繁建站的问题,提出了一种航天器组件姿态快速测量方法。该方法采用调整装置,将卫星本体坐标系XOY面调整到与大地水平,根据整星立方镜和组件立方镜的标定数据,快速反算出用于组件准直测量的经纬仪的理论指向,指导产品组件姿态的快速调整。经实验验证,该快速调整方法精度满足设计要求,测量效率大幅提升。 展开更多
关键词 航天器姿态 准直测量 快速调整
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航天器姿态动力学有限时间的混沌控制 预览 被引量:4
5
作者 陈恒 雷腾飞 尹劲松 《徐州工程学院学报:自然科学版》 CAS 2016年第2期67-73,共7页
针对一类航天器刚体姿态运动方程,首先对方程中的混沌特性进行了混沌动力学分析研究;其次提出了航天刚体姿态混沌运动的主动-有限时间控制,该控制器可以实现对时间的控制即通过调节终端吸引子的权数实现;最后,通过仿真验证了所提出的控... 针对一类航天器刚体姿态运动方程,首先对方程中的混沌特性进行了混沌动力学分析研究;其次提出了航天刚体姿态混沌运动的主动-有限时间控制,该控制器可以实现对时间的控制即通过调节终端吸引子的权数实现;最后,通过仿真验证了所提出的控制策略.仿真结果表明,设计的有限时间控制器比传统的控制器具有更强的鲁棒性和快速响应能力. 展开更多
关键词 航天器姿态 混沌 混沌同步 有限时间
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五自由度气浮台位置和姿态的分数阶控制 预览 被引量:1
6
作者 邓立为 宋申民 陈兴林 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期1-7,共7页
针对五自由度气浮台星体模拟器的姿态平台和位移平台,分别设计分数阶滑模控制器和分数阶PDa控制器.首先,针对具有重力不平衡力矩和执行机构安装偏差的姿态平台模型,设计了模糊参数自整定的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的... 针对五自由度气浮台星体模拟器的姿态平台和位移平台,分别设计分数阶滑模控制器和分数阶PDa控制器.首先,针对具有重力不平衡力矩和执行机构安装偏差的姿态平台模型,设计了模糊参数自整定的分数阶滑模控制器.利用分数阶微分算子的信息记忆性与遗传特性,在传统滑模控制中引入分数阶微分算子,利用模糊推理机制进行开关增益参数的自整定,使新型控制器具有模糊控制、分数阶微分和滑模控制等多重优点.利用分数阶Lyapunov稳定性定理,证明了系统的稳定性.其次,针对与姿态平台有耦合效应的位移平台模型,设计了分数阶PD控制器;最后,在仿真过程中考虑执行机构的实际运行特性,以数值仿真的形式进一步说明了所提出控制器的有效性和良好的控制性能. 展开更多
关键词 航天器姿态 分数阶微积分 分数阶滑模控制 气浮仿真平台 鲁棒控制
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绳系释放时的航天器耦合动力学分析
7
作者 余本嵩 金栋平 庞兆君 《中国科学:物理学、力学、天文学》 CSCD 北大核心 2014年第8期858-864,共7页
本文研究了绳系释放对于航天器刚体姿态的影响.基于离散的系绳黏弹性模型,建立了航天器和系绳间刚一柔耦合的时变非线性动力学模型.以Kissel释放控制律为例,研究了系绳自由释放及受控释放时航天器姿态动力学问题,揭示了绳系释放对... 本文研究了绳系释放对于航天器刚体姿态的影响.基于离散的系绳黏弹性模型,建立了航天器和系绳间刚一柔耦合的时变非线性动力学模型.以Kissel释放控制律为例,研究了系绳自由释放及受控释放时航天器姿态动力学问题,揭示了绳系释放对于航天器本体姿态的影响规律.结果表明,系绳自由释放末的冲击可致航天器旋转,而受控系绳释放使航天器产生绕其局部平衡位置的振荡.航天器初始姿态对绳系航天器的释放动力学具有显著影响. 展开更多
关键词 刚-柔耦合 航天器姿态 绳系释放 动力学
基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法 预览 被引量:12
8
作者 郑万波 夏亮 郝志航 《吉林大学学报:信息科学版》 CAS 2003年第1期 27-30,共4页
在分析星敏感器姿态测量原理的基础上,给出了利用方程组进行姿态计算和平差的方法并予以实现,且对仿真结果进行了分析.结果表明,该方法具有较快的计算速度(0.1 ms以下),参与计算的星为5~8颗时满足星敏感器的精度要求,基于星敏感器的卫... 在分析星敏感器姿态测量原理的基础上,给出了利用方程组进行姿态计算和平差的方法并予以实现,且对仿真结果进行了分析.结果表明,该方法具有较快的计算速度(0.1 ms以下),参与计算的星为5~8颗时满足星敏感器的精度要求,基于星敏感器的卫星瞬时姿态计算方法可以在实际中应用. 展开更多
关键词 星敏感器 卫星瞬时姿态 姿态测量 姿态计算 计算方法 姿态角
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基于CCD星跟踪器的飞行器姿态估计算法研究 预览 被引量:15
9
作者 李立宏 林涛 《光电工程》 CAS CSCD 2000年第1期 20-24,共5页
第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表... 第二代 CCD星跟踪器作为飞行器姿态测量仪器 ,因其指向精度高、无姿态累积误差、快速的故障恢复能力和智能化而受到人们的青睐。介绍了根据 CCD星跟踪器的视场来确定飞行器姿态的原理及如何运用改进遗传算法来求解这一问题 ,仿真结果表明效果良好。 展开更多
关键词 CCD星跟踪器 飞行器姿态 遗传算法 姿态测量系统
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一类磁性刚体航天器的混沌控制研究 预览
10
作者 邢子琦 于洪洁 《动力学与控制学报》 2019年第2期143-150,共8页
采用基于误差线性系统稳定性准则的混沌控制方法,控制具有结构内阻尼的磁性刚体航天器在重力场与磁场共同作用下在圆形轨道的混沌姿态运动.讨论了航天器姿态运动方程中部分参数的取值对于运动姿态的影响,给出了这些参数通过倍周期分岔... 采用基于误差线性系统稳定性准则的混沌控制方法,控制具有结构内阻尼的磁性刚体航天器在重力场与磁场共同作用下在圆形轨道的混沌姿态运动.讨论了航天器姿态运动方程中部分参数的取值对于运动姿态的影响,给出了这些参数通过倍周期分岔或逆倍周期分岔通往混沌的途径.当参数使系统做混沌姿态运动时,采用上述方法将混沌运动控制至周期-4轨道,并实现周期-1、2、4轨道之间转换的灵活控制.此外,分析了控制参数的变化对于控制效果的影响,并分别给出了控制至不同轨道时的输入扰动范围及控制参数范围.仿真结果表明,该方法能够实现混沌姿态运动在预定周期轨道间的灵活控制,且输入扰动量小、控制速度快、具有高精度,从而验证了该方法在航天器混沌姿态运动控制方面的有效性. 展开更多
关键词 倍周期分岔 混沌控制 航天器姿态运动 周期轨 线性系统稳定性准则方法控制器
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航天器平移及姿态机动自适应终端滑模控制 预览
11
作者 岳宝增 李晓玉 《动力学与控制学报》 2018年第4期332-337,共6页
研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不... 研究了用于航天器平移及姿态机动的自适应终端滑模控制方法.通过在广义准坐标下建立拉格朗日方程得到了刚体航天器平移及姿态耦合运动的动力学方程.能对存在模型不确定性和环境扰动下的航天器实现平移和姿态机动.该自适应过程包括对不确定性和干扰的估计、有效抑制传统滑模控制的抖振现象.利用李雅普诺夫稳定性理论证明了控制器的可达性和稳定性.通过航天器的位置以及姿态跟踪的数值仿真,验证了所设计控制器的有效性和准确性. 展开更多
关键词 滑模控制器 航天器平移机动 航天器姿态机动 自适应控制 不确定性及扰动
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基于EKF的航天器姿态确定算法及精度分析 预览 被引量:1
12
作者 王谦 李新洪 +2 位作者 贺广松 张治彬 安继萍 《计算机测量与控制》 2018年第6期155-159,共5页
采用陀螺和星敏感器组合的方式来进行航天器姿态确定;首先建立了陀螺和星敏感器的测量模型,选择以四元数作为描述航天器姿态的参数,详细推导了在小偏差下以误差姿态角和陀螺常值漂移误差为状态量的滤波状态方程,并且以星敏感器的测量残... 采用陀螺和星敏感器组合的方式来进行航天器姿态确定;首先建立了陀螺和星敏感器的测量模型,选择以四元数作为描述航天器姿态的参数,详细推导了在小偏差下以误差姿态角和陀螺常值漂移误差为状态量的滤波状态方程,并且以星敏感器的测量残差作为量测量,采用扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)算法进行姿态确定;然后进行了仿真分析,仿真结果表明:该算法可以达到较高的姿态确定精度;最后对影响姿态确定精度的硬件因素和软件因素进行了定量的数据分析,得出了有一定意义的结论,从而为工程实践提供理论支持。 展开更多
关键词 航天器姿态确定 姿态敏感器 EKF滤波 精度分析
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A Direct Parametric Approach to Spacecraft Attitude Tracking Control
13
作者 Xiao-Yi Wang Guang-Ren Duan 《国际自动化与计算杂志:英文版》 EI CSCD 2017年第5期626-636,共11页
通过直接参数途径,太空船态度追踪的一个解决方案被介绍。首先,追踪控制模型的太空船态度被秒顺序的错误方程建立非线性的基于四元数的态度系统。基于控制模型,一个合适的控制器被直接参数途径设计。与另外的控制策略相比,直接参数... 通过直接参数途径,太空船态度追踪的一个解决方案被介绍。首先,追踪控制模型的太空船态度被秒顺序的错误方程建立非线性的基于四元数的态度系统。基于控制模型,一个合适的控制器被直接参数途径设计。与另外的控制策略相比,直接参数途径能提供自由的所有度让控制器为系统性质满足要求并且把原来的非线性的系统变成靠近环的线性系统。而且,这份报纸根据坚韧性,控制器输出的限制和靠近环的特征值敏感优化控制器。把控制器放进原来的系统,靠近环的系统的州的反应和控制器的产量在 Matlab 被阴谋验证控制器的可获得性和坚韧性。因此,控制太空船能达到与外部骚乱转矩在活动目标上追踪的目标。 展开更多
关键词 姿态跟踪控制 受控航天器 参数化方法 非线性系统 姿态系统 特征值灵敏度 闭环系统 MATLAB
执行机构故障的航天器姿态容错控制 预览 被引量:2
14
作者 耿云海 金荣玉 +1 位作者 陈雪芹 李冬柏 《宇航学报》 CSCD 北大核心 2017年第11期1186-1194,共9页
针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法... 针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。 展开更多
关键词 航天器姿态控制 容错控制 执行机构故障 线性变参数(LPV) 鲁棒变增益控制
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Model-free Adaptive Control for Spacecraft Attitude 预览
15
作者 Ran Xie Ting Song +1 位作者 Peng Shi Yushan Zhao 《哈尔滨工业大学学报:英文版》 EI CAS 2016年第6期61-66,共6页
A model-free adaptive control method is proposed for the spacecrafts whose dynamical parameters change over time and cannot be acquired accurately. The algorithm is based on full form dynamic linearization.A dimension... A model-free adaptive control method is proposed for the spacecrafts whose dynamical parameters change over time and cannot be acquired accurately. The algorithm is based on full form dynamic linearization.A dimension reduction matrix is introduced to construct an augmented system with the same dimension input and output. The design of the controller depends on the system input and output data rather than the knowledge of the controlled plant. The numerical simulation results show that the improved controller can deal with different models with the same set of controller parameters,and the controller performance is better than that of PD controller for the time-varying system with disturbance. 展开更多
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航天器姿态稳定的自适应有限时间控制 预览 被引量:1
16
作者 高计委 蔡远利 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期275-280,共6页
针对刚体航天器姿态控制问题,设计了有限时间状态反馈控制律。考虑存在惯性不确性和外部扰动条件下,采用四元数将姿态系统模型转化为Lagrange模型,并且首次将其以状态空间形式表示。其次,基于齐次性理论来设计标称控制器,在此基础上利... 针对刚体航天器姿态控制问题,设计了有限时间状态反馈控制律。考虑存在惯性不确性和外部扰动条件下,采用四元数将姿态系统模型转化为Lagrange模型,并且首次将其以状态空间形式表示。其次,基于齐次性理论来设计标称控制器,在此基础上利用自适应滑模方法抑制总不确定进而使姿态系统能够在有限时间内收敛到原点,并且利用Lyapunov理论对其进行证明。该算法不需要事先获得总不确定的边界,对实际问题具有很好的实用性和有效性。数值仿真对比表明,此方法具有较快的收敛速度、较高的控制精度及较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 航天器姿态控制 有限时间稳定 鲁棒性 自适应滑模
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基于子系统重构的鲁棒滤波算法及其应用
17
作者 李海君 赵国荣 《系统工程理论与实践》 EI CSSCI CSCD 北大核心 2015年第2期493-498,共6页
复杂环境下航天器姿态确定系统存在系统参数不确定性, 并且可能存在观测数据的间断丢失情况. 对此, 本文研究了一种新的鲁棒滤波算法.该算法采用线性预测子系统重构补偿丢失的观测信号, 并利用其参与到测量更新阶段, 采用极小极大理论... 复杂环境下航天器姿态确定系统存在系统参数不确定性, 并且可能存在观测数据的间断丢失情况. 对此, 本文研究了一种新的鲁棒滤波算法.该算法采用线性预测子系统重构补偿丢失的观测信号, 并利用其参与到测量更新阶段, 采用极小极大理论推导出具有观测数据丢失的不确定性系统的鲁棒状态估计的递推形式. 将该方法用于复杂环境下的航天器姿态确定系统中, 通过仿真验证了算法的有效性. 展开更多
关键词 航天器姿态确定 模型不确定 观测数据丢失 鲁棒滤波
基于最优REQUEST/CKF组合的航天器姿态确定 预览
18
作者 肖支才 李海君 王朕 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2015年第6期1-4,8共5页
针对航天器姿态确定的高精度要求,提出一种基于最优递推四元数估计/容积卡尔曼滤波(REQUEST/CKF)的姿态估计器。该方法将最优递归四元数估计(REQUEST)方法和容积卡尔曼滤波(CKF)结合起来,用最优REQUEST方法确定的姿态四元数直接作... 针对航天器姿态确定的高精度要求,提出一种基于最优递推四元数估计/容积卡尔曼滤波(REQUEST/CKF)的姿态估计器。该方法将最优递归四元数估计(REQUEST)方法和容积卡尔曼滤波(CKF)结合起来,用最优REQUEST方法确定的姿态四元数直接作为CKF滤波器的观测量,由CKF滤波估计陀螺漂移来补偿系统模型误差,从而提高了姿态确定的精度和收敛速度。仿真结果说明了方法的有效性。 展开更多
关键词 航天器姿态确定 惯性/天文组合 最优递归四元数估计 容积卡尔曼滤波
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基于飞行器姿态控制系统的导引头跟踪实验 预览 被引量:1
19
作者 王佳伟 杨亚非 钱玉恒 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2015年第6期120-122,126共4页
为形象地模拟导弹跟踪目标时的姿态控制和调整过程,提高学生对于飞行器控制课程的理解,开发了飞行器姿态控制系统的导引头跟踪实验。介绍了实验系统的组成,包括硬件结构和软件平台;阐述了导引头跟踪目标实验的原理,分别验证了在目标静... 为形象地模拟导弹跟踪目标时的姿态控制和调整过程,提高学生对于飞行器控制课程的理解,开发了飞行器姿态控制系统的导引头跟踪实验。介绍了实验系统的组成,包括硬件结构和软件平台;阐述了导引头跟踪目标实验的原理,分别验证了在目标静止和运动情况下,导引头对目标进行跟踪的效果,并且得到了仿真图形。 展开更多
关键词 飞行器姿态控制系统 导引头 目标跟踪
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陀螺飞轮动力学特征分析
20
作者 张晗 张宇 赵辉 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期112-117,共6页
陀螺飞轮因其系统实现的高集成度而具有体积小,质量轻等优点,已经被尝试应用于微小卫星的姿态控制中。建立了陀螺飞轮的线性动力学模型,并对此模型进行了零极点分析,得到了其与动力调谐陀螺不同的动力学特征,指明陀螺飞轮具有除进动和... 陀螺飞轮因其系统实现的高集成度而具有体积小,质量轻等优点,已经被尝试应用于微小卫星的姿态控制中。建立了陀螺飞轮的线性动力学模型,并对此模型进行了零极点分析,得到了其与动力调谐陀螺不同的动力学特征,指明陀螺飞轮具有除进动和章动以外的两个特征频率,并利用挠性体力学分析软件ADAMS原理建模的仿真分析验证了解析模型的正确性,为陀螺飞轮在姿控系统中的运用提供了被控对象特征分析的基础。 展开更多
关键词 陀螺飞轮 航天器姿控系统 二次谐波力矩 零极点分析
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