[毕业论文] 绳系网捕系统的动力学与控制 [复制链接]

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毕业论文-绳系网捕系统的动力学与控制，共85页，31293字

绳网捕获系统是一种由绳系卫星技术的应用发展来的在轨捕获系统。十公里量级的系绳长度使得绳系网捕系统有能力捕获超远距离的目标，在空间在轨服务体系建设上有较大的应用潜质。

本文首先通过对系统的模型进行了假定，建立了绳系网捕系统的动力学模型。而后，针对状态保持阶段，利用KTC定理和二次最优控制分别设计系绳张力控制器，仿真比较分析表明，该控制器实现了绳系网捕系统的稳定控制。在捕获空间碎片阶段，分别采用PD控制，滚动时域跟踪控制，基于T-S模型的PDC模糊跟踪控制等三种不同的控制策略对绳系网捕系统施加控制，通过仿真分析，得到了系统状态的跟踪曲线，并对三种方法进行了比较。

The tethered-net capture system is a new On-Orbit capture system that develops from Tether satellite technology. The tether is more than ten kilometers long, which makes it possible to capture payloads far away. In this way, the tethered-net capture system can be used in building the On-Orbit Service System.

In this paper, we first give some hypotheses in order to obtain the dynamical mode of the system. And then, we utilize the KTC theories and LQR to develop two kinds of controller for the stage of state-keeping. While for the stage of capture, we give three controllers namely PD control, receding horizon tracking control, PDC control based on T-S mode, and give a comparison through simulation.

目录

第 1 章 绪论 ......1

1.1 课题背景与研究意义 ...1

1.2 国内外文献综述 3

1.2.1 绳系网捕系统捕获方式的调研 ...3

1.2.2 绳系辅助交会和控制国外研究现状 ......4

1.3 本文的主要工作和章节安排 .6

第 2 章 绳系网捕系统的动力学模型 ........8

2.1 引言 .........8

2.2 绳系网捕系统研究的约束条件 ........8

2.2.1 基本模型假设 .........8

2.2.2 工作模式的约束条件 ........9

2.3 绳系网捕系统的动力学模型 .........10

2.4 绳系网捕系统的 T-S 模型 ...14

2.5 本章小结 .........19

第 3 章 绳系网捕系统状态保持稳定控制 .........20

3.1 引言 .......20

3.2 系统在稳定状态附近的线性化模型 ........20

3.3 无控情形下的状态曲线 .......22

3.4 利用 KTC 定理设计控制律 .24

3.4.1 KTC 定理简介 .......24

3.4.2 控制律设计 .24

3.4.3 仿真分析 .....25

3.5 线性最优二次控制 ....29

3.5.1 LQR 控制 ....29

3.5.2 数值仿真 .....31

3.6 本章小结 .........33

第 4 章 绳系网捕系统捕获阶段的控制 ...34

4.1 引言 .......34

4.2 绳系网捕系统完成摆动交会的理论依据和接近条件 ..34

4.3 PD 跟踪控制器设计 ...38

4.3.1 PD 控制简介 38

4.3.2 控制律设计及仿真 38

4.4 基于非线性系统的滚动时域跟踪控制 ....41

4.4.1 滚动时域跟踪控制算法介绍 .....41

4.4.2 仿真分析 .....45

4.5 基于 T-S 模型的模糊 PDC 控制 ....46

4.5.1 PDC 模糊跟踪控制器设计 .........47

4.5.2 仿真分析 .....48

4.6 本章小结 .........53

第 5 章 总结与展望 ...54

5.1 本文工作总结 ..54

5.2 展望 .......54

插图索引 .........56

表格索引 .........58

参考文献 .........59

致 谢 .....61

声 明 .....62

附录 A 外文资料的调研阅读报告（或书面翻译） ....63

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