充液航天器液体晃动抑制控制研究
本文针对一类带有液体燃料的航天器，考虑液体在贮箱内的晃动效应，进行航天器的姿态控制和液体晃动抑制研究。由于航天器控制自身姿态的同时，还需要抑制液体燃料的晃动，使得整体系统表现为一类欠驱动系统。在系统建模中，用单阶和多阶的单摆模型等效贮箱内液体的晃动，建立整体航天器的物理模型，进而基于合理假设以得到系统的降阶模型。针对基于单阶单摆模型建立的系统降阶模型，本文采用了一种非线性自适应反馈控制方案和一种适用于欠驱动系统的滑模控制方案进行控制研究，并在之后将非线性自适应反馈控制方法推广到基于多阶模型建立的系统中。在非线性自适应反馈控制方法中考虑了液体燃料参数的不确定性，使用间接自适应控制的方法设计参数自适应律，并直接设计Lyapunov函数来得到控制律，同时使用了参数投影的方法保证估计的参数在合理的范围内。在滑模控制方法中，将系统分为两个子系统，针对其中的欠驱动子系统进行滑模控制设计，对另一个子系统进行反馈控制设计，由于系统为欠驱动系统，设计的控制器可以使系统的一些状态量达到平衡点，而剩下的状态量在系统自身特性的作用下，也能够达到平衡点，进而使整体系统渐近稳定。在针对两种控制方法进行的仿真研究中验证了设计的控制器的有效性和可行性。
航天器;自适应反馈控制;滑模控制;液体燃料;晃动效应;欠驱动系统;物理模型
南京航空航天大学
硕士
控制理论与控制工程
齐瑞云
2014
中文
V448.2
78
2016-03-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）