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在轨服务航天器对失控目标的姿态同步控制

哈尔滨工业大学学报 2012年第1期44卷 1-6页

作者：耿云海卢伟陈雪芹哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

研究在轨服务航天器逼近与捕获失控目标过程中姿态同步的控制问题,设计了一种基于姿态四元数的姿态跟踪控制算法.通过建立服务航天器相对失控目标的姿态运动学与动力学,将服务航天器跟踪失控目标航天器姿态的控制问题转化为相对姿态的... 详细信息

研究在轨服务航天器逼近与捕获失控目标过程中姿态同步的控制问题,设计了一种基于姿态四元数的姿态跟踪控制算法.通过建立服务航天器相对失控目标的姿态运动学与动力学,将服务航天器跟踪失控目标航天器姿态的控制问题转化为相对姿态的控制问题.考虑未知干扰和控制力矩受限的因素,并以相对姿态四元数的二阶形式描述相对姿态动力学,利用反馈线性化原理和自适应算法的思想,设计姿态同步的非线性反馈控制律.数学仿真的结果表明,设计的控制算法是有效的,具有较好的跟踪性能.

关键词：在轨服务逼近与捕获失控目标姿态同步非线性控制

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基于二阶非线性滤波的星上陀螺在轨标定

哈尔滨工业大学学报 2008年第11期40卷 1690-1695页

作者：陈雪芹耿云海何蕊哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

为提高三轴稳定卫星姿态确定精度,针对典型的陀螺/星敏感器联合定姿方案,结合二阶非线性滤波估计,推导了一种利用星敏感器对陀螺进行实时在轨标定的算法.充分考虑卫星姿态测量过程中可能出现的各种误差源,建立陀螺安装误差、标定因子误... 详细信息

为提高三轴稳定卫星姿态确定精度,针对典型的陀螺/星敏感器联合定姿方案,结合二阶非线性滤波估计,推导了一种利用星敏感器对陀螺进行实时在轨标定的算法.充分考虑卫星姿态测量过程中可能出现的各种误差源,建立陀螺安装误差、标定因子误差以及漂移模型,并对陀螺测量过程中可能出现的各种误差进行在轨补偿,为卫星姿态确定和校正提供丰富的姿态测量信息,以确保姿态测量器件长期在轨工作精度.采用该算法对哈尔滨工业大学"试验卫星一号"遥测数据进行复算和校核,结果与实际飞行数据吻合,验证了该在轨标定算法的有效性和可靠性.

关键词：在轨标定二阶非线性滤波陀螺星敏感器

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陀螺/星敏感器在轨标定算法研究

哈尔滨工业大学学报 2006年第8期38卷 1369-1373页

作者：陈雪芹耿云海哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

为确保姿态测量器件长期在轨工作精度,提高三轴稳定卫星的姿态确定精度,针对典型的陀螺/星敏感器联合定姿方案,推导了一种对陀螺和星敏感器进行实时在轨标定的算法.充分考虑卫星姿态测量过程中可能出现的各种误差源,建立陀螺和星敏感器... 详细信息

为确保姿态测量器件长期在轨工作精度,提高三轴稳定卫星的姿态确定精度,针对典型的陀螺/星敏感器联合定姿方案,推导了一种对陀螺和星敏感器进行实时在轨标定的算法.充分考虑卫星姿态测量过程中可能出现的各种误差源,建立陀螺和星敏感器的安装误差和标定因子误差模型,并对可能出现的各种误差进行在轨补偿,与同类算法相比,为卫星姿态确定和校正提供了更加丰富的信息,计算量更小.最后对该算法进行了数学仿真,仿真结果验证了该在轨标定算法的有效性和可靠性.

关键词：陀螺星敏感器在轨标定

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一类时滞不确定系统鲁棒容错控制方法

哈尔滨工业大学学报 2012年第9期44卷 14-19页

作者：陈雪芹王峰李冬柏耿云海哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

为提高故障系统的性能,研究了一类时滞不确定系统的鲁棒容错控制问题.针对一类典型的线性时滞不确定系统中执行机构和敏感器发生可修复故障的情况,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,设计一种输出反馈H∞鲁棒容错控制方法,使得系统利用余下... 详细信息

为提高故障系统的性能,研究了一类时滞不确定系统的鲁棒容错控制问题.针对一类典型的线性时滞不确定系统中执行机构和敏感器发生可修复故障的情况,采用线性矩阵不等式(LMI)方法,设计一种输出反馈H∞鲁棒容错控制方法,使得系统利用余下的部件仍然能稳定工作,并满足给定系统指标.将该方法在卫星姿态闭环控制系统中进行了数学仿真验证.

关键词： LMI H∞控制鲁棒容错控制卫星姿态控制

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一种利用星敏感器对陀螺进行在轨标定的算法

系统工程与电子技术 2005年第12期27卷 2112-2116页

作者：陈雪芹耿云海哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150001

为确保姿态测量器件长期在轨工作精度、提高姿态确定精度,针对典型的陀螺和星敏感器联合定姿方案,推导了一种星敏感器/陀螺在轨标定算法。考虑到卫星姿态测量过程中的几种主要误差源,建立星敏感器和陀螺标定模型,首先用递推算法对星敏... 详细信息

为确保姿态测量器件长期在轨工作精度、提高姿态确定精度,针对典型的陀螺和星敏感器联合定姿方案,推导了一种星敏感器/陀螺在轨标定算法。考虑到卫星姿态测量过程中的几种主要误差源,建立星敏感器和陀螺标定模型,首先用递推算法对星敏感器单独在轨标定,然后采用Kalman滤波对星敏感器和陀螺同时进行在轨标定,对误差进行实时补偿,有效地提高了星敏感器和陀螺的测量精度,与同类算法相比,为卫星姿态确定提供了更加丰富的信息。最后对该算法进行了数学仿真,仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：姿态确定在轨标定星敏感器陀螺

基于PEA的椭圆轨道航天器编队飞行高精度位置保持

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宇航学报 2010年第9期31卷 2114-2121页

作者：王峰陈雪芹曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对航天器编队飞行时相对位置保持精度要求高的特点,采用基于线性变参数模型的多项式特征结构配置方法设计椭圆轨道航天器间相对位置控制算法。对于线性变参数控制系统,本文将基于线性定常系统的多项式特征结构配置方法推广以确保系统... 详细信息

针对航天器编队飞行时相对位置保持精度要求高的特点,采用基于线性变参数模型的多项式特征结构配置方法设计椭圆轨道航天器间相对位置控制算法。对于线性变参数控制系统,本文将基于线性定常系统的多项式特征结构配置方法推广以确保系统性能与变化参数间的独立性。在特征结构配置时,先设计带参数变化的控制器结构后计算出带未知控制器增益的设计闭环传递函数,接着将其与含有闭环系统性能的期望传递函数在三个条件下进行匹配,进而获得未知控制器增益的表达式。在设计实际控制椭圆轨道编队飞行MIMO相对位置保持算法时,将系统期望传递函数设为解耦形式来实现三轴位置控制间的解耦控制,达到提高系统控制性能的目的。最后进行相应的数学仿真,其结果表明该算法能够保证系统的高精度位置保持要求。

关键词：航天器设计编队飞行多项式特征结构配置线性变参数高精度相对位置保持

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敏捷小卫星姿态控制律和操纵律一体化设计

哈尔滨工业大学学报 2012年第1期44卷 7-11页

作者：陈雪芹王峰耿云海曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

研究了以控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星姿态控制系统控制律和操纵律的一体化设计.首先,采用4个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)构成典型的金字塔构型的CMG,并根据CMG的框架轴轴承会逐步退化建立CMG动力学模型.然后,基于自适应控... 详细信息

研究了以控制力矩陀螺(CMG)为执行机构的敏捷小卫星姿态控制系统控制律和操纵律的一体化设计.首先,采用4个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)构成典型的金字塔构型的CMG,并根据CMG的框架轴轴承会逐步退化建立CMG动力学模型.然后,基于自适应控制思想,设计控制律和操纵律一体化的控制器,同时考虑到为避免CMG奇异性影响,基于Lyapunov理论证明其组成的闭环系统渐近稳定.最后,通过建立敏捷小卫星闭环姿态控制系统对算法进行仿真验证,仿真结果表明该算法简单有效,能够实现敏捷小卫星快速姿态机动.

关键词：敏捷卫星控制力矩陀螺操纵律姿态机动

在轨服务航天器对目标的相对位置和姿态耦合控制

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航空学报 2011年第5期32卷 857-865页

作者：卢伟耿云海陈雪芹王峰哈尔滨工业大学卫星技术研究所黑龙江哈尔滨150080

研究在轨服务航天器自主逼近与捕获目标航天器过程中的相对位置和姿态耦合动力学与控制问题。考虑控制输入耦合,建立服务航天器对目标航天器的相对位置和姿态一体化耦合动力学模型。基于此耦合动力学模型,考虑相对位置跟踪中的控制指令... 详细信息

研究在轨服务航天器自主逼近与捕获目标航天器过程中的相对位置和姿态耦合动力学与控制问题。考虑控制输入耦合,建立服务航天器对目标航天器的相对位置和姿态一体化耦合动力学模型。基于此耦合动力学模型,考虑相对位置跟踪中的控制指令耦合和控制输出受限,利用反馈线性化理论,设计相对位置和姿态一体化耦合控制算法。并利用李雅普洛夫理论证明存在有界干扰时控制系统的稳定性。数学仿真的结果表明,相对位置和姿态一体化耦合控制算法是有效的,具有较好的跟踪性能和一定的抗干扰能力。

关键词：航天工程在轨服务耦合控制航天器交会航天器对接卫星跟踪位置姿态

在轨服务航天器对失控航天器参数估计算法研究

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宇航学报 2009年第4期30卷 1396-1403页

作者：王峰陈雪芹曹喜滨哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150080

为获取空间失控航天器运行参数,采用单目视觉在服务航天器上进行在轨参数估计。对于非合作目标航天器以其外形特征直线为观测对象,采用对偶四元数描述相对位置和姿态,建立视觉相机观测模型和目标器相对运动模型,并以这些模型为基础,以... 详细信息

为获取空间失控航天器运行参数,采用单目视觉在服务航天器上进行在轨参数估计。对于非合作目标航天器以其外形特征直线为观测对象,采用对偶四元数描述相对位置和姿态,建立视觉相机观测模型和目标器相对运动模型,并以这些模型为基础,以位置、姿态及惯量比为估计变量,推导适合IEKF形式的系统状态方程和观测方程。IEKF虑波在虑波周期内能够对状态更新信息进行多次迭代,进而减少了观测方程线性化引起的误差,确保了整个虑波估计的收敛稳定。最后进行了相关算法的数学仿真,仿真结果表明采用文中设计的虑波算法能够实现相应参数的在轨估计。

关键词：飞行器设计在轨服务失控航天器相对运动参数估计