欠驱动航天器姿态机动时间-能量最优控制研究

作     者：石青鑫 戈新生 Shi Qingxin;Ge Xinsheng

作者机构：北京信息科技大学机电工程学院北京100192 

基　　金：国家自然科学基金(11472058 11732005) 

出 版 物：《应用力学学报》 (Chinese Journal of Applied Mechanics)

年 卷 期：2019年第36卷第2期

页      码：349-355,506页

摘      要：针对由动量飞轮作为执行机构的欠驱动航天器,研究以飞轮角加速度作为控制输入的航天器大角度姿态机动问题。利用四元数描述欠驱动航天器的姿态运动学模型,分别以时间最优控制、时间-能量最优控制作为目标函数进行了基于Chebyshev-Gauss(CG)伪谱法的优化设计和讨论。采用Clenshaw-Curtis积分近似得到了性能指标函数中的积分项,应用重心拉格朗日插值逼近状态变量和控制变量,将连续最优控制问题进行离散,转变为一个非线性规划(NLP)的问题,NLP问题则可应用序列二次规划方法计算。两种目标函数优化的结果均使系统从初始姿态机动到终端姿态,终端角速度也都达到了预定值,对比发现时间-能量最优结果的能耗值比时间最优的能耗值小,但其机动耗时较长。

主 题 词：Chebyshev-Gauss伪谱法 欠驱动航天器 姿态机动 时间最优 时间-能量最优控制 

学科分类：08[工学] 081105[081105] 0805[工学-能源动力学] 0802[工学-机械学] 0811[工学-水利类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.11776/cjam.36.02.D007

馆 藏 号：203668394...