项目名称: 面向新颖成像模式的敏捷卫星姿态滚动优化控制

项目编号: No.61503360

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 范国伟

作者单位: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

项目金额: 20万元

中文摘要: 随着遥感卫星商业化市场的逐步开放,新颖的空间遥感成像技术在军用、民用等领域的应用指日可待。本项目针对我国现有遥感卫星姿态控制技术难于满足新颖的多模式成像任务需求,以金字塔构型单框架控制力矩陀螺为执行机构的挠性卫星为研究对象,探讨卫星姿态大角度快速机动及满足多种姿态约束下的轨迹最优规划方法、鲁棒跟踪控制方法及快速实验方法。在建立刚柔耦合一体化模型基础上,提出基于改进伪谱法的控制力矩陀螺群框架轴角速度的最优轨迹规划方法;融合机理和数据建模思想,实现卫星姿态机动过程中各种参数/非参数不确定性的统计特性建模和验证;以随机模型预测控制方法为原型,提出在模型失配及各种干扰影响下的高精度轨迹滚动跟踪控制方法。基于三轴气浮转台及FPGA硬件,提出一种对理论方法进行高效、快速验证的实验方案。本项目的研究有助于提升我国遥感卫星的姿态控制技术,为遥感卫星在军用、民用领域中的高效能应用提供技术储备。

中文关键词: 敏捷卫星;主动姿态控制;最优轨迹规划;统计建模;鲁棒跟踪控制

英文摘要: With the gradual opening of remote sensing satellite commercial market, the novel imaging modes of space satellites which will be great applied in military and civil areas can be expected. Because the existing attitude control technique of remote sensing satellite is difficult to satisfy the task of multi-mode imaging, for the flexible satellite using pyramid configuration control moment gyroscopes, this project will explore the optimal trajectory planning method、 robust tracking control method and rapid experiment method, to achieve the task of satellite large angle attitude maneuver and meet the various attitude constraints. Based on the construction of integration model with rigid and flexible coupling, to propose the angular speed optimal trajectory planning method of control moment gyros’ frame axis using the improved pseudo spectral method; Combining the modeling ideas of mechanism and data, to achieve the statistical modeling and verification for the parameter / non-parameter uncertainty during satellite attitude maneuver. Based on stochastic model predictive control technique, to present the high accuracy trajectory moving horizon tracking control method under the influence of model mismatch and various disturbances; Using three axis air bearing table and FPGA-based hardware, to provide a kind of efficient、 fast、verification experiment scheme for the proposed theory approach. The research of this project will enhance the attitude control technology of our remote sensing satellite, and provide the technical storage for the high performance application in military and civil areas.

英文关键词: agile satellite;active attitude control;optimal path planning;statistical modeling;robust tracking control

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