充液撓性航天器動(dòng)力學(xué)及姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制

第1章緒論001
1．1引言001
1．2復(fù)雜航天器動(dòng)力學(xué)建模研究進(jìn)展003
1．3充液航天器多場(chǎng)耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究現(xiàn)狀006
1．3．1航天器剛-液耦合動(dòng)力學(xué)問(wèn)題007
1．3．2航天器剛-液-控耦合動(dòng)力學(xué)問(wèn)題008
1．3．3航天器剛-液-柔-控耦合動(dòng)力學(xué)問(wèn)題009
1．4航天器姿態(tài)控制的研究現(xiàn)狀010
1．4．1反饋控制技術(shù)在充液航天器中的應(yīng)用011
1．4．2基于開(kāi)環(huán)控制技術(shù)的前饋控制方法012
1．4．3智能材料在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用013
參考文獻(xiàn)014
第2章基本理論020
2．1引言020
2．2幾種常用坐標(biāo)介紹020
2．3航天器姿態(tài)描述和動(dòng)力學(xué)方程021
2．3．1歐拉角描述法021
2．3．2四元數(shù)描述法022
2．3．3姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程023
2．4壓電材料的本構(gòu)方程023
2．5液體晃動(dòng)等效力學(xué)模型研究026
參考文獻(xiàn)027
第3章動(dòng)態(tài)逆控制與反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)029
3．1引言029
3．2動(dòng)態(tài)逆控制030
3．2．1李導(dǎo)數(shù)和李括號(hào)030
3．2．2反饋線性化031
3．3反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法032
3．3．1人工神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型032
3．3．2三層反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型033
3．3．3反向傳播算法035
3．3．4反向傳播網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)036
3．3．5改進(jìn)反向傳播算法039
參考文獻(xiàn)040
第4章輸入成型控制方法理論041
4．1引言041
4．2輸入成型技術(shù)概述042
4．2．1輸入成型器的基本原理042
4．2．2輸入成型器的設(shè)計(jì)方法044
4．3輸入成型器設(shè)計(jì)目標(biāo)與約束條件050
參考文獻(xiàn)050
第5章充液航天器自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)逆控制復(fù)合控制052
5．1引言052
5．2充液航天器力學(xué)模型053
5．3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)逆控制方法設(shè)計(jì)056
5．3．1非線性動(dòng)態(tài)逆控制056
5．3．2自適應(yīng)非線性動(dòng)態(tài)逆控制器設(shè)計(jì)058
5．3．3充液航天器控制仿真分析060
5．4充液航天器的輸入成型器設(shè)計(jì)065
5．5充液航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)復(fù)合控制及仿真分析068
5．6本章小結(jié)074
參考文獻(xiàn)074
第6章充液航天器模糊自適應(yīng)動(dòng)態(tài)輸出反饋控制076
6．1引言076
6．2充液航天器動(dòng)力學(xué)建模077
6．3設(shè)計(jì)充液航天器的自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制律079
6．3．1剛體航天器PD控制律079
6．3．2設(shè)計(jì)充液航天器的抗干擾狀態(tài)反饋控制律080
6．3．3設(shè)計(jì)充液航天器自適應(yīng)狀態(tài)反饋控制律082
6．3．4自適應(yīng)輸出反饋控制器模糊化參數(shù)設(shè)計(jì)083
6．4數(shù)值模擬086
6．5本章小結(jié)090
參考文獻(xiàn)090
第7章考慮測(cè)量不確定和輸入飽和的充液航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制092
7．1引言092
7．2考慮不確定性充液航天器動(dòng)力學(xué)建模093
7．3控制律設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析094
7．3．1基于非線性干擾觀測(cè)器的反步控制094
7．3．2輸出反饋反步控制律設(shè)計(jì)097
7．3．3輸入飽和的輸出反饋控制律設(shè)計(jì)098
7．4數(shù)值模擬102
7．5本章小結(jié)109
參考文獻(xiàn)110
第8章充液航天器的固定時(shí)間終端滑模容錯(cuò)控制112
8．1引言112
8．2考慮執(zhí)行器故障的充液航天器動(dòng)力學(xué)建模113
8．2．1執(zhí)行器的故障模型113
8．2．2充液航天器的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程114
8．3固定時(shí)間控制器設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析115
8．3．1基本定義和基本引理115
8．3．2固定時(shí)間滑模面設(shè)計(jì)116
8．3．3固定時(shí)間控制器設(shè)計(jì)117
8．4數(shù)值模擬122
8．5本章小結(jié)126
參考文獻(xiàn)126
第9章考慮測(cè)量不確定的充液航天器自適應(yīng)容錯(cuò)控制128
9．1引言128
9．2充液航天器動(dòng)力學(xué)建模129
9．2．1航天器的數(shù)學(xué)模型129
9．2．2測(cè)量的動(dòng)力學(xué)模型129
9．3魯棒容錯(cuò)控制律設(shè)計(jì)和穩(wěn)定性分析131
9．4數(shù)值模擬138
9．5本章小結(jié)143
參考文獻(xiàn)143
第10章多模態(tài)充液航天器自適應(yīng)滑模控制145
10．1引言145
10．2多模態(tài)充液航天器動(dòng)力學(xué)建模146
10．3欠驅(qū)動(dòng)反饋控制率設(shè)計(jì)148
10．3．1滑動(dòng)模態(tài)控制律148
10．3．2設(shè)計(jì)自適應(yīng)滑動(dòng)模態(tài)控制律150
10．4多模態(tài)輸入成型控制方法152
10．5數(shù)值模擬152
10．6本章小結(jié)161
參考文獻(xiàn)162
第11章光壓擾動(dòng)下充液撓性航天器的姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制研究163
11．1引言163
11．2充液撓性航天器動(dòng)力學(xué)模型164
11．3光壓響應(yīng)數(shù)值分析170
11．4充液撓性航天器姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制173
11．4．1考慮飽和輸入的自適應(yīng)滑?？刂坡稍O(shè)計(jì)175
11．4．2PPF主動(dòng)振動(dòng)控制補(bǔ)償器設(shè)計(jì)178
11．5仿真分析179
11．6本章小結(jié)185
參考文獻(xiàn)185
第12章充液撓性航天器模糊自適應(yīng)姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制187
12．1引言187
12．2充液柔性航天器動(dòng)力學(xué)建模188
12．3復(fù)合控制策略的設(shè)計(jì)190
12．3．1狀態(tài)反饋退步控制器設(shè)計(jì)190
12．3．2自適應(yīng)輸出反饋控制律的設(shè)計(jì)191
12．3．3無(wú)角速度自適應(yīng)控制方法193
12．3．4命令光滑器控制設(shè)計(jì)195
12．4數(shù)值實(shí)例197
12．5本章小結(jié)202
參考文獻(xiàn)203
第13章帶有大撓性結(jié)構(gòu)充液航天器混合控制方法研究204
13．1引言204
13．2動(dòng)力學(xué)建模205
13．2．1撓性附件動(dòng)力學(xué)模型206
13．2．2航天器本體與液體燃料等效模型動(dòng)力學(xué)建模209
13．3奇異攝動(dòng)理論210
13．4設(shè)計(jì)航天器慢變子系統(tǒng)控制器212
13．4．1設(shè)計(jì)模糊滑模控制律213
13．4．2設(shè)計(jì)噴氣推力控制律216
13．5設(shè)計(jì)快變子系統(tǒng)控制器216
13．6仿真分析217
13．7本章小結(jié)222
參考文獻(xiàn)222