自由漂浮柔性航天器的非线性扰动观测器设计

孙凯鹏; 廖鹤; 赵艳彬; 陈提; 许域菲; 毕振瀚

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自由漂浮柔性航天器的非线性扰动观测器设计

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摘要

为提高控制策略的效率,考虑航天器的平动和转动与柔性附件的振动相互耦合作用,对一种用于估计柔性附件对自由漂浮航天器主体平动和姿态转动影响的非线性扰动观测器(NDO)设计进行了研究。将自由漂浮航天器简化为自由运动的中心刚体柔性梁(FHB)系统,用浮动坐标系建立了系统的动力学模型,并用假设模态法对柔性附件进行离散以方便计算。将与不可观测状态相关的项作为等效扰动项,并假设其为慢变且有界,设计了扰动观测器。因考虑了柔性附件对航天位姿的扰动,设计的扰动观测器具渐近收敛性和鲁棒性。构建了Lyapunov函数,从理论上证明了该观测器的收敛性。用无外力输入的自由运动和受迫运动两个数值仿真算例验证扰动观测器的有效性,结果表明设计的扰动观测器估值与真实值基本一致。研究为后续包含扰动补偿的控制器设计奠定了基础。

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来源
《上海航天(中英文)》 |2017年第5期|54-58|共5页
作者
孙凯鹏; 廖鹤; 赵艳彬; 陈提; 许域菲; 毕振瀚;
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作者单位

上海卫星工程研究所;

南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室;

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正文语种 chi
中图分类航天器制导与控制;
关键词
自由漂浮; 柔性航天器; 扰动观测器; Lyapunov稳定性; 中心刚体; 柔性梁; 扰动估计; 渐近收敛;

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