非合作目标情形下的航天器交会参数辨识与控制器设计

摘要

航天器轨道交会在太空项目中发挥越来越重要的作用，是许多任务成功执行的前提，如拦截、维修、救援、对接、大型结构装配和编队飞行等。由于非合作目标广泛存在，导致信息的缺失，从而轨道交会模型无法确定，本文正是在此背景下展开研究。
　　首先，介绍了各国交会对接的发展状况和我国载人航天的发展历程，回顾了非合作交会的研究现状，强调了展开非合作交会研究的重要性；阐述了面向控制辨识的三个层次；介绍了辨识方法的发展历程；引出了非脆弱鲁棒H∞控制和保成本控制问题。
　　其次，介绍了航天器轨道交会模型的由来，简要说明了辨识的基本原理；详细说明了输入信号合理选择的重要性，介绍了M序列和逆 M序列的概念，以及如何对原始数据进行处理；合理选择采样区间，使得系统在计算时可以保持稳定，并讨论了可辨识性问题。
　　然后，在航天器z轴方向存在机动的情形下，采用最小二乘法、递推最小二乘法以及递推增广最小二乘法，对系统的z轴独立模型进行辨识，仿真实验结果表明，递推增广最小二乘算法的绝对误差和相对误差都最小。
　　再次，提出了连续系统离散化的两个算法：线性算法与广义双线性算法，在此基础上，采用MIMO递推增广辨识法，对非合作目标情形下的轨道交会系统进行辨识，与子空间辨识法相比，其辨识得到参数的相对误差更小。
　　最后，在辨识结果的基础上，研究了鲁棒H∞控制和保成本控制问题，提出了考虑参数不确定性，外部扰动，极点配置等因素的一个非脆弱的多目标鲁棒H∞控制器设计方法。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 航天器交会现状

1.3 非合作航天器交会现状

1.4面向控制的系统辨识的研究发展

1.5辨识方法的发展

1.6非脆弱保成本鲁棒H∞控制器设计

1.7本文主要内容

第2章 系统辨识

2.1引言

2.2 辨识的模型

2.3 辨识算法的基本原理

2.4 输入信号的选择及处理

2.5 离散化方法及离散时间T的选择

2.6 可辨识性问题

2.7 本章小结

第3章 连续单变量系统辨识

3.1引言

3.2 辨识问题

3.3辨识流程

3.4 本章小结

第4章 连续多变量系统辨识

4.1 引言

4.2 辨识问题

4.3 子空间辨识法

4.4 间接辨识法

4.5 本章小结

第5章 非脆弱保成本鲁棒H∞控制器设计

5.1 引言

5.2动力学模型和问题陈述

5.3非脆弱保成本鲁棒H∞控制器设计

5.4仿真实验

5.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢