[發(fā)明專利]空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段系繩面內(nèi)面外角穩(wěn)定控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710268861.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-24
• 公開（公告）號(hào): CN107065910B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃攀峰;趙亞坤;張帆;孟中杰;張夷齋;劉正雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/08
• 分類號(hào): G05D1/08
• 代理公司: 61204 西北工業(yè)大學(xué)專利中心
• 代理人: 王鮮凱

1.一種空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段系繩面內(nèi)面外角穩(wěn)定控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、建立空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段動(dòng)力學(xué)模型：

無量綱化后的空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段動(dòng)力學(xué)方程為：

其中，無量綱化后的廣義力和分別為：

其中，θ為軌道真近點(diǎn)角；R_c為軌道半徑；α和γ分別為系繩面內(nèi)角和面外角；Q_α,Q_γ分別為導(dǎo)致α和γ運(yùn)動(dòng)的非保守外力，也就是控制力；l為保持階段的長度；μ為地球引力常數(shù)；m₁,m₂,m_t分別為空間平臺(tái)、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)和系繩的質(zhì)量；m為系統(tǒng)總質(zhì)量，即m＝m₁+m₂+m_t；m_e為質(zhì)量參數(shù)，定義為m_e＝[m₁(m₂+m_t/3)+(m_t/3)(m₂+m_t/4)]/m；

步驟2、根據(jù)滑模變量方程，對(duì)空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行整理：

定義滑模變量為：

其中，σ定義為σ＝[σ₁ σ₂]^T；e為狀態(tài)變量的誤差，e＝x-x_d，x_d為狀態(tài)變量的期望值；k和c分別為誤差和誤差導(dǎo)數(shù)的參數(shù)；

其中，k₁,c₁分別為系繩面內(nèi)角的誤差和誤差導(dǎo)數(shù)的參數(shù)，k₂,c₂分別為系繩面外角的誤差和誤差導(dǎo)數(shù)的參數(shù)；

步驟3、設(shè)計(jì)空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段Super-Twisting控制律，控制條件為：

1)為已知且不等于零的方程；

2)是有界的且滿足：其中，δ存在且δ＞0，但未知；

其中：下標(biāo)1均代表系繩面內(nèi)角α，下標(biāo)2均代表系繩面外角γ；a₁,b₁和a₂,b₂分別為面內(nèi)面外角的自適應(yīng)增益；

所述：

其中，ε₁,λ₁,r₁,w₁，ε₂,λ₂,r₂,w₂均為正常數(shù)；

步驟4、計(jì)算空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段系繩面內(nèi)面外角穩(wěn)定控制力矩：

空間繩系抓捕系統(tǒng)保持階段系繩面內(nèi)角控制力矩Q_α：

面外角控制力矩Q_γ：

將兩個(gè)控制力矩作為空間繩系抓捕系統(tǒng)的控制輸入。