›› 2013, Vol. 33 ›› Issue (3): 1-7.doi: 10.3780/j.issn.1000-758X.2013.03.001

• 研究探讨 •    下一篇

单框架控制力矩陀螺复合操纵律设计

吴忠, 邓世龙, 魏孔明, 郭雷   

  1. (北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191)
  • 收稿日期:2012-09-07 修回日期:2012-12-20 出版日期:2013-06-25 发布日期:2013-06-25
  • 作者简介:吴 忠 1970年生,1998年获中国空间技术研究院北京控制工程研究所控制理论与控制工程专业博士学位,现为北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院教授、博士生导师。研究方向为航天器控制技术、伺服电机及控制技术。
  • 基金资助:

    国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB720003),国家自然科学基金(10772011)资助项目

HybridSteeringLawwithFeedbackandFeedforwardforSingleGimbalControlMomentGyroscopes

 WU  Zhong, DENG  Shi-Long, WEI  Kong-Ming, GUO  Lei   

  1. (SchoolofInstrumentationScience&OptoelectronicsEngineering,BeihangUniversity)
  • Received:2012-09-07 Revised:2012-12-20 Online:2013-06-25 Published:2013-06-25

摘要: 为改善单框架控制力矩陀螺动态操纵律的奇异回避和逃逸性能,文章设计了一种基于前馈和反馈的复合操纵律。当SGCMG系统远离奇异时,不引入前馈,仅采用基于反馈的动态操纵律;当SGCMG系统接近或陷入奇异时,在动态操纵律的基础上,引入前馈信息,辅助SGCMG系统回避或逃逸奇异。复合操纵律不但可以保留动态操纵律的优点,不需计算Jacobi矩阵的伪逆,计算简单,易于实现,而且可以逃逸椭圆型内部奇点。对某SGCMG系统的仿真结果表明,复合操纵律是可行的。

关键词: 运动奇异, 控制力矩陀螺, 复合操纵律, 姿态控制, 航天器

Abstract: Inordertoimprovetheperformanceinsingularityavoidanceandescapeofthedynamicsteeringlawforsinglegimbalcontrolmomentgyroscopes(SGCMGs),ahybridsteeringlawwithfeedbackandfeedforwardwasproposed.WhenSGCMGswasnotsingular,thedynamicsteeringlawwithfeedbackwasused.WhenSGCMGsapproachingtoorlockedinthesingularpoints,thefeedforwardwasconstructedtohelpthemavoidordetourroundthesingularpoints.Comparedwiththeconventionaldynamicsteeringlaws,thehybridonehasmuchmoresuperiorperformancesinsingularityavoidanceandescape.Meanwhile,thealgorithmhaslittlecalculationamountandiseasytoimplementsinceitonlyneedsthetransposeratherthanthepseudoinverseoftheJacobianmatrix.Extensivesimulationresultsdemonstratetheeffectivenessofthealgorithm.

Key words: Kinematicsingularities, Controlmomentgyroscopes, Hybridsteeringlaw, Attitudecontrol, Spacecraft