專利名稱：?jiǎn)屋S輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 衛(wèi)星姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法。
背景技術(shù)：
目前許多衛(wèi)星需要執(zhí)行快速機(jī)動(dòng)以及機(jī)動(dòng)后快速穩(wěn)定的任務(wù)，通常對(duì)衛(wèi)星機(jī)動(dòng)指定角度的時(shí)間有嚴(yán)格的限制。在衛(wèi)星執(zhí)行機(jī)構(gòu)能力一定的情況下，控制算法決定了衛(wèi)星機(jī)動(dòng)的時(shí)間以及穩(wěn)定后的精度。另外，對(duì)于在軌運(yùn)行的衛(wèi)星，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量通常會(huì)偏離地面的理論值，如何設(shè)計(jì)合適的控制器能夠在衛(wèi)星存在慣量拉偏的情況完成快速機(jī)動(dòng)是目前研究的執(zhí)占。衛(wèi)星在輸入受限、角速度最大值受限的條件下，其姿態(tài)機(jī)動(dòng)的時(shí)間最優(yōu)運(yùn)動(dòng)形式為開(kāi)始階段以執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大能力加速，當(dāng)衛(wèi)星角速度達(dá)到最大角速度后以該角速度滑行一段時(shí)間，然后進(jìn)入以執(zhí)行機(jī)構(gòu)最大能力減速階段，使系統(tǒng)恰好在機(jī)動(dòng)結(jié)束時(shí)角度、角速度偏差同時(shí)控制到零。本發(fā)明設(shè)計(jì)新型滑?？刂破鳎沟迷谠摶？刂破鞯淖饔孟?，衛(wèi)星的角速度變化過(guò)程盡量接近加速-勻速-減速的形式。并且能夠保證衛(wèi)星慣量拉偏對(duì)機(jī)動(dòng)時(shí)間的影響很小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法，以解決現(xiàn)有傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制器不適用于快速機(jī)動(dòng)衛(wèi)星，以及傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)方法不具通用性的問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是所述方法包括以下步驟步驟一、衛(wèi)星的輸入力矩設(shè)計(jì)為如下形式
-I S>€I|s|<r
ε
IS<-€
V式中，s為變結(jié)構(gòu)控制器的滑模面，T1為中間變量，T1可以表示成T2經(jīng)過(guò)一個(gè)慣性環(huán)節(jié)后的輸出，T1具體表達(dá)形式如下T-T1+T1 =T1式中，T2為中間變量，可以表示成如下形式
Γ τ 「4,、Kl >Δ_ο] Γ2= 1("<l)
K Ν.|<Δ變結(jié)構(gòu)控制器的滑模面s具體表達(dá)式如下
權(quán)利要求
1.一種單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法，其特征在于所述方法包括以下步驟步驟一、衛(wèi)星的輸入力矩設(shè)計(jì)為如下形式
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法，其特征在于步驟三中最大機(jī)動(dòng)角速度求解過(guò)程如下
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法，其特征在于步驟五中公式的推導(dǎo)過(guò)程如下
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法，其特征在于步驟四中公式《n = 2 IK的推導(dǎo)過(guò)程如下衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下能夠滿足|s< e_，忽略慣性環(huán)節(jié)T的影響，將控制器的具體表達(dá)式帶入簡(jiǎn)化的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程I<Pe=Tc，可以得到衛(wèi)星穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方程
全文摘要
單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型的建模方法，它涉及衛(wèi)星姿態(tài)控制技術(shù)領(lǐng)域。該方法解決現(xiàn)有傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制器不適用于快速機(jī)動(dòng)衛(wèi)星，以及傳統(tǒng)變結(jié)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)方法不具通用性的問(wèn)題。所述方法包括以下步驟所述方法包括以下步驟求解a、T、Δ、ε、K、ΔI為需要設(shè)計(jì)的參數(shù)；設(shè)計(jì)的參數(shù)的具體含義為a為減少輸入力矩幅值的參數(shù)，T為輸入段慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，其作用增加控制器設(shè)計(jì)自由度、減少“抖振”，Δ為判斷是否進(jìn)行力矩幅值切換的變量，ε是消除抖振的參數(shù)，K為滑模面中姿態(tài)角的系數(shù)，為滑模面中姿態(tài)角的飽和值，ΔI為減少慣量拉偏對(duì)姿態(tài)控制系統(tǒng)的影響的參數(shù)。本發(fā)明用于建單軸輪控快速姿態(tài)機(jī)動(dòng)衛(wèi)星的變結(jié)構(gòu)控制模型。
文檔編號(hào)G05B13/00GK102799105SQ201210327339
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者耿云海, 侯志立, 李誠(chéng)良, 趙楠楠 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)