针对单一的导航源导航信息单一、易被干扰、可靠性低的问题,本文设计了一种多源融合定位导航算法,构建了SINS/BDS/里程计/气压高度计/电子罗盘的融合导航模型。并且对多源导航信息融合过程中可能出现动力学模型易受扰动,以及量测信息异步异质的情况,设计了抗差自适应滤波器,来控制动力学模型预测信息异常和量测信息异常的影响,此外还研究了信息融合过程中滤波发散的判断、处理方法,并给出了滤波校正的手段,最后基于不同的信息融合模型和滤波方法做了半实物仿真实验,并对滤波结果进行了分析和总结。实验结果表明本文设计的多源融合导航算法可以整合多传感器的优势,提供高精度、高可靠性的定位导航服务。
以空间连续变量描述的动力学模型为基础,考虑了大型柔性空间结构的整体刚体运动与局部弹性运动及位于结构边界的控制输入项的动力学耦合关系,建立了可以描述由几何非线性形变引起的动力学刚化现象的非线性动力学模型;再针对该耦合系统设计基于能量耗散方法的边界稳定控制器,利用布置在全柔性航天器两端的推力器和控制力矩陀螺,实现具有动力刚化特点的非线性自由边界弹性结构的边界稳定控制;通过数值仿真,给出全柔性航天器在边界控制作用下的动力学响应,以验证所设计的控制器的有效性。
为了解决航天器编队保持或构型重构等轨道机动过程中的导航连续性问题,提出了一种基于轨道拟平根数的UKF相对导航方法。充分利用合作目标相对位置、速度和机动加速度等测量信息,通过高斯摄动方程构造状态变量的状态转移方程并推导高维观测方程,使其能够有效跟踪轨道机动造成的影响。考虑到上述方程的非线性,采用UKF构造滤波算法。该方法克服了传统基于Hill方程或约化相对轨道拟平根的相对导航方法的不足,能够跟踪轨道机动对相对运动产生的影响,连续给出控制策略所需相对导航结果。
面对要求目标信息不断更新的空间快速响应任务,针对每天存在一段和两段覆盖时间的两种连续覆盖轨道,通过覆盖时间分析,选定了单次连续覆盖时间更长的每天存在一段覆盖时间的连续覆盖轨道作为研究对象。基于轨道动力学和球面几何原理,结合火箭发射段固定飞行地心角和飞行时间,构建了连续覆盖轨道设计模型。考虑连续覆盖时间约束,将连续覆盖轨道设计问题转化为以轨道参数、切点坐标和卫星覆盖区地心锥半角为变量,以连续覆盖时间为优化目标的单目标优化问题。针对具体算例,通过该方法得到了轨道参数等规划要素,同时通过STK仿真验证了规划结果的正确性和有效性,可为空间快速响应连续覆盖轨道设计提供理论基础。
以多无人机集群编队控制系统为研究对象,主要研究了多无人机系统基于事件触发的避碰编队控制问题,提出了集中式和分布式两类事件触发控制律。针对集中式事件触发控制律,考虑所有无人机共享状态信息量,给出了一类集中式事件触发控制算法。针对分布式事件触发控制律,设计每个无人机独立使用事件触发观测器,考虑所有无人机仅与其邻居共享状态信息量,给出了一类分布式事件触发算法。同时理论说明两类事件触发算法使所有无人机最终达到期望编队队形,且编队过程避碰。同时,对其芝诺行为的排除进行了讨论。最后,利用数值仿真例子校验了理论结果的正确性。
为了抑制无刷直流电机转矩脉动,实现反作用飞轮输出转矩的高精度控制,本文提出了一种基于直流侧电压调节的直接转矩控制方法。首先,建立了反作用飞轮转矩脉动模型,无刷直流电机换相转矩脉动和电流纹波是反作用飞轮转矩脉动产生的主要原因。然后,通过直接转矩控制与直流侧电压调节结合,减小换向转矩脉动与电流纹波,提高反作用飞轮的转矩输出性能。最后,对提出的方法进行实验验证,输出转矩30mN·m和50mN·m时,转矩脉动分别减小为10.63%和10.23%,实验结果表明该方法可提高反作用飞轮输出转矩性能。
