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基于新型终端滑模的航天器执行器故障容错姿态控制  
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【英文篇名】 Novel Terminal Sliding Mode Based Fault Tolerant Attitude Control for Spacecraft Under Actuator Faults
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【作者】 胡庆雷; 姜博严; 石忠;
【英文作者】 HU Qinglei; JIANG Boyan; SHI Zhong; School of Astronautics; Harbin Institute of Technology; Aeronautical Automation College; Civil Aviation University of China; Binzhou Polytechnic;
【作者单位】 哈尔滨工业大学航天学院; 中国民航大学航空自动化学院; 滨州职业学院;
【文献出处】 航空学报 , Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 编辑部邮箱 2014年 01期  
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  CJFD收录刊
【中文关键词】 航天器; 执行器故障; 控制受限; 容错控制; 终端滑模;
【英文关键词】 spacecraft; actuator fault; control constraint; fault tolerant control; terminal sliding mode;
【摘要】 针对受干扰的刚体航天器冗余执行器存在故障与控制受限的姿态跟踪控制问题,提出一类基于新型指数形式的非奇异快速滑模面(ENFTSM)与趋近律的姿态容错控制器设计方法。当部分推力器发生故障时,假设剩余推力器具有输出饱和特性且能提供足够推力保证航天器执行任务,相比一般终端滑模控制器,本文设计的控制器不仅能使系统状态以更快的速度到达平衡点,且不需要在线对执行器故障信息进行检测和分离。基于Lyapunov方法证明本文设计的控制器能保证闭环系统稳定,且能有效地抑制外部干扰、控制受限和执行器故障等约束。最后对提出的控制算法进行了数值仿真,其结果表明了该控制器的有效性。
【英文摘要】 An exponent nonsingular fast terminal sliding mode(ENFTSM)control law is investigated in this paper for a rigid spacecraft with redundant thrusters in which thruster faults,and control input saturation as well as external disturbances have to be explicitly considered simultaneously.More specifically,in this proposed control scheme,fast convergence of spacecraft attitude tracking is achieved and faster reaching time can be guaranteed in comparison with the terminal sliding mode. When thruster fault occurs,th...
【基金】 国家自然科学基金(61004072,61174200,61273175); 教育部新世纪优秀人才计划(NCET-11-0801); 黑龙江省青年科学基金(QC2012C024)~~
【更新日期】 2014-05-07
【分类号】 V448.2
【正文快照】 恶劣的航天环境、航天器执行机构长期暴露在失重、低温、强辐射环境中,加上自身部件的老化磨损致使执行机构出现故障,导致航天器执行机构性能降低甚至失效。此外,实际的执行机构往往存在一些实际物理约束,比如输出饱和特性,这种非线性的影响在实现过程中是不可忽略的,它的存在?

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