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基于扩张观测器的航天器无速度旋量信息姿轨一体化控制
投稿时间:2020-10-07    点此下载全文
引用本文:范睿超,孔宪仁,胡文坤,钟智雄.基于扩张观测器的航天器无速度旋量信息姿轨一体化控制[J].南京信息工程大学学报,2021,13(1):1~9
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作者单位E-mail
范睿超 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨, 150001  
孔宪仁 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨, 150001 kongxr@hit.edu.cn 
胡文坤 哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨, 150001  
钟智雄 闽江学院 计算机与控制工程学院, 福州, 350108  
基金项目:国家自然科学基金(61833009,11972130,61690212)
中文摘要:针对在轨飞行期间无法精确获得速度信息(角速度与质心速度)的情况,设计了基于扩张状态观测器的航天器姿轨一体化控制器.首先给出了基于对偶四元数的航天器姿轨一体运动学与动力学模型;然后针对速度旋量信息缺失的情形并考虑模型参数误差与外界扰动设计了扩张状态观测器,并利用Lyapunov稳定性定理分析观测误差的有限时间收敛性;最后基于该扩张观测器设计航天器姿轨一体快速终端滑模控制器,分析该控制系统的有限时间收敛性,并进行数值仿真验证.
中文关键词:姿轨一体化控制  对偶四元数  速度信息  扩张状态观测器  有限时间收敛
 
Integrated attitude-orbit control for spacecraft without velocity screw information based on extended state observer
Abstract:An integrated attitude-orbit controller based on extended state observer (ESO) is designed for spacecraft to settle down the unavailability of angular velocity and centroid velocity during on-orbit flight.First,the spacecraft's integrated attitude-orbit kinematics and dynamics model is presented based on dual quaternion.Second,an extended state observer is designed for the case of velocity screw information missing,which takes the model parameter error and external disturbance into account,and the finite time convergence of the observation error is analyzed by using Lyapunov stability theorem.Then a fast terminal sliding mode controller for integrated attitude-orbit control is designed based on the above extended state observer,and its finite time convergence is analyzed.Finally,a numerical simulation is given to verify the effectiveness of the control system.
keywords:integrated attitude-orbit control  dual quaternion  velocity information  extended state observer (ESO)  finite time convergence
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