×

SO(3)上刚体姿态动力学的连续自适应增益有限时间控制。 (英文) Zbl 1483.93306号

摘要:本文采用无坐标方法研究了具有模型不确定性和外部扰动的刚体姿态跟踪问题。设计了一个连续自适应增益二阶滑模控制器,以确保在有限时间内建立真实的二阶滑模态,然后预定义的非奇异快速滑模面进一步暗示了姿态误差矢量和角速度误差矢量的有限时间稳定性。该控制器的主要特点是不需要知道扰动梯度的边界。利用李亚普诺夫函数技术,导出了控制系统稳定性的严格数学证明。最后,仿真比较表明了该控制器的有效性和鲁棒性。

MSC公司:

93C40型 自适应控制/观测系统
93D40型 有限时间稳定性
93B12号机组 可变结构系统
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 巴拉德瓦吉,S。;Osipchuk,M。;米斯,K.D。;Park,F.C.,《全球姿态稳定中的几何与逆优化》,《制导、控制与动力学杂志》,21,6,930-939(1998)·数字对象标识代码:10.2514/2.4327
[2] 巴特,S.P。;Bernstein,D.S.,《旋转运动连续全局稳定和解卷现象的拓扑障碍》,《系统与控制快报》,39,1,63-70(2000)·Zbl 0986.93063号 ·doi:10.1016/S0167-6911(99)00090-0
[3] 巴特,S.P。;Bernstein,D.S.,《几何均匀性及其在有限时间稳定性中的应用》,《控制数学、信号与系统》,17,2,101-127(2005)·Zbl 1110.34033号 ·doi:10.1007/s00498-005-0151-x
[4] Bohn,J。;Sanyal,A.K.,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,26,92008-2022(2016)·Zbl 1342.93089号 ·doi:10.1002/rnc.3399
[5] 布洛,D。;Lewis,A.D.,机械系统的几何控制(2005),纽约州纽约市:Springer-Verlag,纽约州·Zbl 1066.70002号
[6] 布洛,F。;Murray,R.M.,《全驱动机械系统的跟踪:几何框架》,Automatica,35,1,17-34(1999)·Zbl 0941.93014号 ·doi:10.1016/S0005-1098(98)00119-8
[7] 查图尔维迪,N.A。;新罕布什尔州McClamroch。;Bernstein,D.S.,倒立三维摆的渐近平滑稳定,IEEE自动控制汇刊,54,6,1204-1215(2009)·Zbl 1367.93492号 ·doi:10.1109/TAC.2009.2019792
[8] 查图尔维迪,N.A。;Sanyal,A.K。;McClamroch,N.H.,利用旋转矩阵实现连续无奇异控制律的刚体姿态控制,IEEE控制系统杂志,31,3,30-51(2011)·Zbl 1395.70027号 ·doi:10.1109/MCS.2011.940459
[9] 陈,B。;耿毅,用于非合作目标对地服务的超扭曲控制器,中国航空学报,28,1,285-293(2015)·doi:10.1016/j.ca.2014.12.030
[10] 杜,H。;Li,S.,使用齐次方法的航天器有限时间姿态稳定,《制导、控制和动力学杂志》,35,3740-748(2012)·数字对象标识代码:10.2514/1.56262
[11] 郭,Z。;Chang,J。;郭杰。;周,J.,基于有限时间观测器的高超声速再入飞行器姿态控制自适应扭转滑模算法,ISA Transactions,77,20-29(2018)·doi:10.1016/j.isatra.2018.04.001
[12] 黄,X。;Lin,W。;Yang,B.,一类不确定非线性系统的全局有限时间镇定,Automatica,41,5,881-888(2005)·Zbl 1098.93032号 ·doi:10.1016/j.automatica.2004.11.036
[13] Koditschek,D.E.,机械控制系统中总能量作为Lyapunov函数的应用,当代数学,97,131-157(1989)·Zbl 0692.70029号 ·doi:10.1090/conm/097/1021035
[14] Lee,T.,大角度旋转机动姿态跟踪控制系统的指数稳定性,《系统与控制快报》,61,1,231-237(2012)·兹比尔1256.93088 ·doi:10.1016/j.sysconle.2011.10.017
[15] 刘,H。;张,T。;Tian,X.,一类二阶非线性扰动系统的连续输出反馈有限时间控制,国际鲁棒与非线性控制杂志,26,2,218-234(2016)·Zbl 1333.93200号 ·doi:10.1002/rnc.3305
[16] 卢克。;夏,Y。;Fu,M。;Yu,C.,带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,鲁棒和非线性控制国际期刊,26,1,28-46(2016)·Zbl 1333.93209号 ·doi:10.1002/rnc.3289
[17] Moreno,J.A。;Osorio,M.,超扭曲算法的严格Lyapunov函数,IEEE自动控制事务,57,4,1035-1040(2012)·Zbl 1369.93568号 ·doi:10.1109/TAC.2012.2186179
[18] 普莱斯坦,F。;Shtessel,Y.B。;Brégeault,V。;Poznyak,A.,自适应滑模控制的新方法,国际控制杂志,83,9,1907-1919(2010)·Zbl 1213.93031号 ·doi:10.1080/00207179.2010.501385
[19] Pukdeboon,C.,航天器姿态和平移运动的输出反馈二阶滑模控制,国际控制、自动化和系统杂志,14,2,411-424(2016)·doi:10.1007/s12555-014-0237-7
[20] 三亚,A。;Fosbury,A。;查图尔维迪,N。;Bernstein,D.S.,具有干扰抑制和几乎全局稳定的无惯性航天器姿态跟踪,制导、控制和动力学杂志,32,4,1167-1178(2009)·数字对象标识代码:10.2514/1.41565
[21] Shi,L。;金凯德,北。;Katupitiya,J.,在轨组装期间卫星姿态调节的鲁棒控制,IEEE航空航天和电子系统汇刊,52,1,49-59(2016)·doi:10.1109/TAES.2016.140472
[22] 史晓南(Shi,X.N.)。;Zhang,Y.A。;Zhou,D.,“四驱轨迹跟踪控制的地质学方法”,《国际控制杂志》,88,11,2217-2227(2015)·Zbl 1334.93049号 ·doi:10.1080/00207179.2015.1039593
[23] 史晓南(Shi,X.N.)。;周振国。;周,D.,刚性航天器的有限时间姿态轨迹跟踪控制,IEEE航空航天和电子系统汇刊,6,53,2913-2923(2017)·doi:10.1109/TAES.2017.2720298
[24] Shtessel,Y.B。;Moreno,J.A。;Fridman,L.,带自适应的扭转滑模控制:Lyapunov设计、方法和应用,Automatica,75229-235(2017)·Zbl 1351.93038号 ·doi:10.1016/j.automatica.2016.09.004
[25] Shtessel,Y.B。;Shkolnikov,I.A。;Levant,A.,《平滑二阶滑模:导弹制导应用》,Automatica,43,8,1470-1476(2007)·Zbl 1130.93392号 ·doi:10.1016/j.automatica.2007.01.008
[26] Shtessel,Y。;塔勒布,M。;Plestan,F.,《新型自适应主超扭滑模控制器:方法与应用》,Automatica,48,5,759-769(2012)·Zbl 1246.93028号 ·doi:10.1016/j.automatica.2012.024
[27] 宋,Z。;Duan,C。;苏,H。;Hu,J.,刚性航天器有限时间姿态跟踪的全阶滑模控制,IET控制理论与应用,12,8,1086-1094(2018)·doi:10.1049/iet-cta.2017.0583
[28] 苏,Y。;Zheng,C.,航天器全局有限时间稳定的简单非线性比例导数控制,制导、控制和动力学杂志,38,1,173-178(2015)·文件编号:10.2514/1.G000196
[29] 乌特金,V.I。;Poznyak,A.S.,《应用于超扭曲算法的自适应滑模控制:等效控制方法》,Automatica,49,1,39-47(2013)·Zbl 1257.93022号 ·doi:10.1016/j.automatica.2012.09.008
[30] Wang,L。;Chai,T。;翟,L.,基于神经网络的机器人操作器终端滑模控制,包括执行器动力学,IEEE工业电子学报,56,9,3296-3304(2009)·Zbl 1221.35349号 ·doi:10.1010/TIE.2008.2011350
[31] 周,N。;夏,Y。;王,M。;Fu,M.,使用终端滑动模式的多个刚性航天器的有限时间姿态控制,国际鲁棒和非线性控制杂志,25,121862-1876(2015)·Zbl 1326.93024号 ·doi:10.1002/rnc.3182
[32] 邹,A.M。;Kumar,K.D。;Hou,Z.G。;Liu,X.,使用终端滑模和Chebyshev神经网络的航天器有限时间姿态跟踪控制,IEEE系统、人与控制论汇刊-第B部分:控制论,41,4,950-963(2011)·doi:10.1109/TSMCB.2010.2101592
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。