现代航天器姿控系统执行器故障调节技术研究

发布时间：2024-03-16 20:15

　　随着科学技术的不断发展,现代航天器呈现出结构日益复杂、功能逐步完善的发展趋势,从而现代航天器能够实现越来越复杂的空间任务。同时,由于航天器的工作环境十分严苛,航天器的机械以及电气元器件容易老化使得执行器容易发生故障。因此,在执行器故障存在的情况下保证航天器的姿态依然能够保持稳定就具有极高的研究及应用价值。本文拟对现代航天器执行器故障下的故障调节技术进行深入研究,旨在寻求一种能使航天器执行器故障发生时进行自主容错控制的新方法。本文的主要贡献如下:(1)首先将航天器的执行器分为两组:故障组和健康组,并假设只有故障组中的执行器才能发生故障。基于现有技术对故障组中执行器所产生的力矩进行估计,并在容错控制律的设计过程中对其进行补偿,对于健康组中的执行器设计容错控制器,确保航天器闭环姿态系统的所有状态变量能够最终收敛到原点附近的邻域。最后,使用Matlab软件进行仿真,证明该方法的有效性。(2)基于自适应技术设计一种新颖的故障估计算法,以对时变执行器效率损失故障以及偏差故障能够同时进行精确估计。结合非奇异快速终端滑模技术与故障估计观测器设计容错控制律,使得航天器姿态控制系统在执行器故障、执行器饱和...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1俄罗斯“联盟-FG号”火箭搭载“联盟MS-10号”载人飞船飞往国际空间站任务失利偿故障带来的不利影响，从而确保系统的稳定性

罗斯“联盟-FG号”火箭搭载“联盟MS-10号”载人飞船飞往国际空间站任务利影响，从而确保系统的稳定性。由于航天器任务的复杂性和特工作环境(如真空、失重、高低温和强辐射)，使得航天器机械以容易发生执行器故障。航天器组件故障一旦发生，不仅会使姿态还会使得整个姿态控制系统变得不....

图1.2航天器子系统故障分类图（左）及姿态控制系统故障分类图（右）

图1.1俄罗斯“联盟-FG号”火箭搭载“联盟MS-10号”载人飞船飞往国际空间站任务失利偿故障带来的不利影响，从而确保系统的稳定性。由于航天器任务的复杂性和特殊性，加上太空极其恶劣的工作环境(如真空、失重、高低温和强辐射)，使得航天器机械以及电气部件面临着老化从而容易发....

图1.3多关节机械臂系统

术在实际工程中具有非常广泛的应用，从机械臂系统（如图1.3飞机、现代航天器系统；因此，现代复杂系统姿态控制系统稳定际的研究问题[7]-[8]。对于现代航天器而言，姿控系统的作用主要空间任务时经常扮演着关键角色，如卫星监视、空间站对接（如器编队飞行等。在航天器实际在轨运行期间....

图1.4“神州十一号”载人飞船与“天宫二号”空间站准备对接器闭环姿态系统在固定时间趋于稳定，即使系统中存在外部干扰、执行器故障和执行器饱和

图1.4“神州十一号”载人飞船与“天宫二号”空间站准备对接统在固定时间趋于稳定，即使系统中存在外部干扰、执行器故障和单位四元数和姿态角速率的反馈信息，以及自适应控制技术对卫FTC律，从而补偿外部干扰和未知的执行器故障。文献[12]将模糊器的设计中，以估计卫星不可测量的姿态角....

本文编号：3930053