航天器近距离相对轨道的滑模控制
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国家自然科学基金资助项目(11302171, 11672232),陕西省自然科学基础研究计划资助项目(2016JQ1015)


Sliding mode control of relative orbit for nearby spacecraft
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    摘要:

    基于滑模控制原理,研究了近距离追踪航天器与目标航天器交会对接时,相对运动轨道的控制问题.首先,建立非线性航天器相对运动模型;其次,利用滑模控制原理和分数阶导数的相关性质,设计了整数阶PD控制器和分数阶PDα控制器;最后,分别运用整数阶和分数阶控制器对未扰和受扰系统实施控制.数值仿真结果表明,整数阶与分数阶控制器均能实现对未扰和受扰系统的控制,验证了方法的有效性.同时发现,在时效性上,分数阶控制器明显优于整数阶控制器;在能效性上,达到相同控制目标时,分数阶控制器的能量消耗大于整数阶控制器.

    Abstract:

    This paper investigates the control of relative orbit for Rendezvous and Docking between nearby spacecraft and target spacecraft based on the sliding mode control theory. Firstly, the model of relative movement between two spacecrafts is established by using nonlinear equations. Secondly, by using the sliding mode control theory and the properties of fractional derivative, an integer order PD controller and a fractional order PDα controller are designed. The designed controllers are then applied to the perturbed and unperturbed systems. The numerical simulation results show that the sliding mode control method is effective. Moreover, comparing with PD controller, the PDα controller costs less time but more energy to achieve the same control objectives.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张莹,都琳,岳晓乐,许勇.航天器近距离相对轨道的滑模控制[J].动力学与控制学报,2017,15(1):87~92; Zhang Ying, Du Lin, Yue Xiaole, Xu Yong. Sliding mode control of relative orbit for nearby spacecraft[J]. Journal of Dynamics and Control,2017,15(1):87-92.

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  • 收稿日期:2016-07-27
  • 最后修改日期:2016-08-23
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  • 在线发布日期: 2017-02-27
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