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刚体姿态控制及其在光电跟踪系统中的应用

专 业: 系统工程
关键词: 刚体姿态跟踪控制 光电跟踪系统 单位四元数 微分几何
分类号: V556
形 态: 共 68 页 约 44,540 个字 约 2.131 M内容
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内容摘要


在姿态控制方面,人类已经取得了许多重大的成果,然而存在若干问题。

针对航空火控系统工程中的姿态控制,该文就某些有待解决的问题做了初步的研究。

首先给出一个分析刚体姿态跟踪控制的问题的基本框架。

引入单位四元数解决了刚体运动学的奇异性问题,在此基础上对目标进行全局描述,并且结合李雅普诺夫第二分析方法导出了基于误差元数的姿态/速率控制器,由内环的速率跟踪和外环的姿态跟踪控制构成。

其次,从微分几何的角度给出了航空火力控制中姿态控制问题的准确提法,并以此为基础提出了一个不采用坐标变换对系统进行输出反馈线性化的控制律。

最后,以光电踪系统为研究北景,将刚体姿态控制进一步确切的描述成对某一轴指的控制。

不仅验证了基于误差四元数的姿态/速率控制器,而且用指向误差在台体坐标系中的方向余弦向量更充分、更全局的描述了刚体某轴的指向控制问题……

全文目录


文摘
英文文摘
前言
第一章 引论
1光电跟踪系统概述
2机载光电跟踪系统的现状和作用
3光电跟踪系统的结构和控制特点
4系统跟踪方式与跟踪的基本原理
1.4.1系统主要跟踪方式
1.4.2跟踪的基本原理
5小结
第二章 全局稳定瞄准问题
1有关坐标系的定义和转换
2.1.1地轴坐标系o1x1y1z1和平移坐标系ofxryrzr
2.1.2机体坐标系ofxfyfxf
2.1.3理想平台瞄准线坐标系opxlosyLOSZLOS
2.1.4传感器平台坐标系opxpypzp
2.1.5瞄准误差坐标系opxeyeze
2全局稳定瞄准问题的提法
2.2.1瞄准线方向余弦
2.2.2目标相对运动的局部描述
2.2.3目标相对运动的全局描述
2.2.4全局稳定瞄准问题的提法
第三章 刚体姿态控制律研究
1刚体姿念控制问题介绍
3.1.1刚体姿态的描述方法
3.1.2姿念控制问题的方程
2刚体姿态控制律
3.2.1姿态误差
3.2.2误差四元数
3.2.3全局稳定姿态跟踪控制律
3控制律仿真分析
4小结
第四章 微分几何方法
1微分几何的几个重要概念
4.1.1拓扑
4.1.2同胚映射
4.1.3微分流形
4.1.4向量场
4.1.5李导数与李括号运算
4.1.6相对阶关系度,relative degree
2用微分几何的概念叙述刚体姿念控制问题
4.2.1正交群
4.2.2问题描述
3控制方法
4.3.1系统模型及主要结论
4.3.2刚体姿念控制
第五章 刚体姿态控制在光电跟踪系统中的应用
1环架结构
2平台运动学方程
3平台动力学方程
4控制器的设计
5.4.1基于误差四元数的速率/姿态控制器
5.4.2瞄准误差角及瞄准线方向余弦反馈的全局稳定控制律
5.4.3控制力矩的算法
5.4.4稳定性分析
5仿真算例
6小结
结束语
附录1
附录2
参考文献

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中图分类: > V556 > 航空、航天 > 地面设备、试验场、发射场、航天基地 > 地面测量控制系统

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