×

采用新型积分终端滑模的自适应容错航天器姿态控制。 (英文) Zbl 1386.93158号

摘要:在存在不确定惯量、未知扰动和执行器突发故障的情况下,研究了刚性航天器的姿态跟踪问题。首先,设计了一种新的积分终端滑模(ITSM),使滑动运动实现了基于四元数的非线性比例微分控制器的作用。更准确地说,在ITSM上,姿态动力学等价于一个无不确定性系统,跟踪误差的有限时间收敛几乎是全局的。然后设计一个基本的ITSM控制器,以确保当系统不确定性的上界已知时,ITSM不会启动。此外,为了消除这一要求,采用了自适应技术来补偿不确定性,所得到的自适应ITSM控制器在有限时间内将系统状态稳定到滑动面周围的一个小邻域。所提出的方案避免了终端滑模控制器固有的奇异性以及某些四元数控制器的解卷现象。数值算例表明了该算法的优点。

MSC公司:

93C40型 自适应控制/观测系统
93B35型 灵敏度(稳健性)
93B12号机组 可变结构系统
93立方厘米 由常微分方程控制的控制/观测系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Kreutz‐DelgadoK WenJ。姿态控制问题。IEEE自动控制汇刊1991;36(10):1148-1162. ·Zbl 0758.93053号
[2] 罗伟、朱伊、凌克。航天器姿态跟踪的逆最优自适应控制。IEEE自动控制汇刊2005;50(11):1639-1654. ·Zbl 1365.93339号
[3] BokovicJD,LiS‐M,MehraRK。控制输入饱和下航天器的鲁棒自适应变结构控制。制导、控制与动力学杂志2001;24(1):14-22.
[4] PukdeboonC、ZinoberASI、TheinM‐WL。航天器姿态跟踪机动的准连续高阶滑模控制器。IEEE工业电子学报2010;57(4):1436-1444.
[5] XiaY、ZhuZ、FuM、WangS。具有有界扰动的刚性航天器的姿态跟踪。IEEE工业电子学报2011;58(2):647-659.
[6] XiaoB、YinS、WuL。一种结构简单的卫星姿态跟踪机动控制器。IEEE工业电子汇刊2016在线发布。doi:10.1109/TIE.2016.2611576。
[7] 桂赫、金乐、徐斯、张杰。利用两个斜交控制力矩陀螺实现刚体航天器的姿态稳定。非线性动力学2015;79(3):2079-2097. ·Zbl 1318.70024号
[8] GuiH、VukovichG、XuS。使用两个内力矩的刚性航天器的姿态跟踪。IEEE航空航天和电子系统汇刊2015;51(4):2900-2913.
[9] TalebiH、KhorasaniK、TafazoliS。基于递归神经网络的传感器和执行器故障检测和隔离,用于非线性系统,并应用于卫星的姿态控制子系统。IEEE神经网络汇刊2009;20(1):45-60.
[10] JinJ、KoS、RyooC‐K。带有四个反作用轮的卫星的容错控制。控制工程实践2008;16(10):1250-1258.
[11] KimY LeeH。卫星姿态控制系统的容错控制方案。IET控制理论与应用2010;4(8):1436-1450.
[12] CaiW、LiaoXH、SongYD。航天器姿态跟踪的间接鲁棒自适应容错控制。制导、控制与动力学杂志2008;31(5):1456-1463.
[13] BustanD、SaniS、ParizN。具有瞬态响应控制的自适应容错航天器姿态控制设计。2014年IEEE/ASME机电一体化汇刊;19(4):1404-1411.
[14] ShenQ、Wang D、ZhuS、PohE。航天器姿态稳定的积分型滑模容错控制。2015年IEEE控制系统技术汇刊;23(3):1131-1138.
[15] YinS、XiaoB、DingSX、Zhou D。航天器姿态容错控制系统的最新发展综述。2016年IEEE工业电子学报;63(5):3311-3320.
[16] 张毅,蒋杰。可重构容错控制系统的文献综述。2008年控制年度审查;32(2):229-252.
[17] ShtesselY,EdwardsC,FridmanL,LevantA。滑模控制和观察。系列:控制工程,Birkhauser:巴塞尔,2013;89-94.
[18] XiaoB,Yin S.(音)。一类非线性系统的无速度容错和不确定性衰减控制。2016年IEEE工业电子学报;63(7):4400-4411.
[19] 伯恩斯坦DS BhatSP。连续自治系统的有限时间稳定性。SIAM控制与优化杂志2000;38(3):751-766. ·Zbl 0945.34039号
[20] DuH、LiS、QianC。航天器有限时间姿态跟踪控制及其在姿态同步中的应用。IEEE自动控制汇刊2011;56(11):2711-2717. ·Zbl 1368.70036号
[21] BohnJ,SanyalAK公司。使用旋转矩阵实现刚体姿态动力学的几乎全局有限时间稳定。国际鲁棒与非线性控制杂志2016;26:2008-2022. ·Zbl 1342.93089号
[22] 洪毅、黄杰、徐毅。关于输出反馈有限时间稳定问题。IEEE自动控制汇刊2001;46(2):305-309. ·Zbl 0992.93075号
[23] DuH、LiS。使用齐次方法的航天器有限时间姿态稳定。制导、控制与动力学杂志2012;35(3):740-748.
[24] 桂H、金L、徐斯。输入有界的刚性航天器的简单有限时间姿态稳定律。2015年航空航天科技;42:176-186.
[25] 武科维奇·圭。有限时间角速度观测器用于有界输入的刚体姿态跟踪。国际鲁棒与非线性控制杂志2017;27(1):15-38. ·Zbl 1353.93018号
[26] WuY、YuX、ManZ。不确定动态系统的终端滑模控制设计。系统和控制信函1998;34(5):281-288. ·Zbl 0909.93005号
[27] 朱泽、夏毅、傅。具有有限时间收敛的刚性航天器姿态稳定。国际鲁棒与非线性控制杂志2011;21(6):686-702. ·Zbl 1214.93100号
[28] 胡克、霍克斯、小乙。有限时间收敛航天器姿态稳定的反作用轮容错控制。国际鲁棒与非线性控制杂志2013;23(3):1737-1752. ·兹比尔1274.93047
[29] LuK、XiaY、FuM、YuC。具有驱动器故障和饱和约束的刚性航天器自适应有限时间姿态稳定。国际鲁棒与非线性控制杂志2016;26:28-46. ·Zbl 1333.93209号
[30] ZouA‐M、KumarKD、HouZ‐G、LiuX。使用终端滑模和切比雪夫神经网络的航天器有限时间姿态跟踪控制。IEEE系统汇刊,人,控制论B部分,控制论2011;41(4):950-963.
[31] LuK,XiaY。刚性航天器的有限时间姿态稳定。国际鲁棒与非线性控制杂志2015;25(1):32-51. ·Zbl 1305.93178号
[32] 小乙、胡克、张毅。具有容错能力的航天器有限时间姿态跟踪。2015年IEEE控制系统技术汇刊;23(4):1338-1350.
[33] TiwariPM、JanardhananS、NabiM。基于自适应积分二阶滑模的航天器刚体姿态控制。2015年航空航天科技;42:50-57.
[34] 武科维奇·圭。执行器不确定性航天器姿态跟踪的自适应积分滑模控制。富兰克林学院学报2015;352(12):5832-5852. ·Zbl 1395.93147号
[35] 伯恩斯坦DS BhatSP。旋转运动和退绕现象的连续全局稳定的拓扑障碍。系统与控制信函2000;39(1):63-70. ·Zbl 0986.93063号
[36] 弗拉戈普洛斯D,因诺琴蒂M。使用不连续李亚普诺夫函数的四元数姿态控制的稳定性考虑。IEE Proceedings‐D:控制理论与应用2004;151(3):253-258.
[37] MayhewCG、SanfeliceRG、TeelAR。基于四元数的混合控制用于鲁棒全局姿态跟踪。IEEE自动控制汇刊2011;56(11):2555-2566. ·Zbl 1368.93552号
[38] 武科维奇·圭。通过四元数反馈进行全局有限时间姿态跟踪。2016年系统和控制信函;97:176-183. ·兹比尔1350.93046
[39] HardyGH、LittlewoodJE、PolyaG。不平等。剑桥大学出版社:英国,1952年·Zbl 0047.05302号
[40] KhalilHK公司。非线性系统(第3版)。普伦蒂斯·霍尔:新泽西州上鞍河,2002年;303-334. ·Zbl 1003.34002号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。