基于参数在轨辨识的组合体航天器姿态控制技术.pdf

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1、第3l卷2014年第6期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2014)06—000105基于参数在轨辨识的组合体航天器姿态控制技术刘超镇1’2，贺亮1、2，卢山卜2，贾成龙1、2(1．上海航天控制技术研究所，上海200233；2．上海市空间智能控制技术重点实验室，上海200233)摘要：面向在轨服务提出了一种组合体航天器的参数在轨辩识与控制方法。针对辨识参数估计误差相对较大、环境存在干扰力矩以及控制输入受限的情况，设计了一种自适应变结构控制算法，实现组合体航天器对

2、干扰和参数不确定的鲁棒性，并保证了快速和精确的响应。仿真结果表明设计方法有效，能满足控制指标要求。关键词：组合体航天器；在轨辨识；自适应变结构控制；姿态控制中图分类号：V448．2文献标志码：AAttitudeControlofCombinedSpacecraftwithOn—OrbitIdentificationParametersLIUChao—zhenl一，HELian91一，LUShanl～，JIACheng—lon91’2(1．ShanghaiInstituteofSpaceflightC

3、ontrolTechnology，Shanghai200233，China；2．ShanghaiKeyLaboratoryofAerospaceIntelligentControlTechnology，Shanghai200233，China)Abstract：Amethodusedintheattitudecontrolofcombinedspacecraftwasproposedbasedonparametersidentificationinthispaper．Consideringthesi

4、tuationsthattheestimationerrorofparameteridentificationwasrelativelarge，therewasdisturbancetorque，andcontrolinputwaslimited，anadaptivevariablestructurecontrolalgorithmwasstudiedtorealizetherobustofthespacecraftassemblytothedisturbanceandparameteruncert

5、ainty，whichcouldassurefastandaccurateresponse．Thesimulationresultsshowed+thattheapproachproposedwaseffectivewhichcouldmeetthecontr01requirement．Keywords：Combinedspacecraft；On—orbitidentification；Adaptivevariablestructurecontrol；Attitudecontrol0引言随着对空间研

6、究和应用能力的提高，对在轨服务技术的需求日益迫切，各航天大国已意识到其重要性，围绕未来的在轨服务体系进行了相应的研究，这些研究可用于清除轨道垃圾、在轨维修等任务[1]。当前待服务的在轨航天器包括燃料耗尽的卫星、空间碎片、废弃卫星等，这些目标航天器与服务航天器形成的组合体不像空间站这类大型组合体可通过地面实验方法事先获得其参数，因此对在轨服务背景下的组合体航天器控制方法的研究有较大的价值和意义。服务航天器(主动航天器)与目标航天器形成的组合体完全交由服务航天器进行控制。因对目标收疆日期：2012-10

7、-19；修回日期：2013—07—08基金项目：国家国际科技合作专项项目资助(2012DFR80540)作者简介：刘超镇(1988一)，男，硕士，主要从事航天器姿态控制与仿真技术研究。航天器参数特性认识的不确定性，且组合体航天器构形的变化、机械臂的空间操作或载荷的移动等导致组合体航天器质量特性参数不能通过地面实验获得，只能进行参数的在轨辨识。此外，组合体航天器若实现较高精度的稳态控制，还须设计一种对参数不确定性、外部干扰以及控制输入受限情况下有较好鲁棒性的全局稳定控制算法。对传统航天器质量特性参数的

8、在轨辨识进行了大量研究：文献[2—3]用一种高斯二阶滤波器辨识质量特性参数，方法中建立了基于控制力矩陀螺的动力学模型，使用角速度陀螺仪和加速度计作为测量装置，模型忽略耦合项，对航天器的运动速度有一定限制要求；文献[4]提出在自旋航天器机动时用最小二乘法对其进行质量特性辨识的方法；文献Es]提出了基于指数加权递归最小二乘法，用速率陀螺和加速度计辨识出各质量特性参数；文献E6]用最小二乘法和微粒群算法分别进行了质量特性的辨识，但假上海航天AEROSPACESHANGHAI