一种空间绳系系统的状态观测器设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空间绳系系统的状态观测器设计方法，系绳采用具有拉升效应的刚体绳；首先利用拉格朗日能量法建立了整个绳系卫星系统的动力学方程，接着在系统的速度项状态不可测时利用线性化方法推导了系统的可观测性的判据，在该可观测性条件下进一步设计了满足线性观测收敛条件的非线性系统状态观测器；所得的观测器能够保证在线性化点周围局部渐近稳定。本发明专利技术可以保证观测误差在平衡点的一个动态变化的邻域内收敛，并且可以与控制器分别设计，实现系统的稳定。实现系统的稳定。实现系统的稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种空间绳系系统的状态观测器设计方法


[0001]本专利技术属于卫星
，具体涉及一种空间绳系系统的状态观测器设计方法。

技术介绍

[0002]空间系绳可用于空间抓捕、编队构型以及空间“电梯”等多个已试验或设想的空间特殊任务中，通过系绳提供的张力可以抵消卫星受到的外力或哥氏力，有助于节省主动变构型以及在轨运行所产生的能量消耗。空间体的位置和姿态易于通过传感器测量获取，但是其状态的变化率(通常是系统分析的变量)相对难以准确测量，因此，设计空间系绳的速度项状态观测器，对于系绳的动力学分析以及控制等方面都有着重大的意义。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种空间绳系系统的状态观测器设计方法，系绳采用具有拉升效应的刚体绳；首先利用拉格朗日能量法建立了整个绳系卫星系统的动力学方程，接着在系统的速度项状态不可测时利用线性化方法推导了系统的可观测性的判据，在该可观测性条件下进一步设计了满足线性观测收敛条件的非线性系统状态观测器；所得的观测器能够保证在线性化点周围局部渐近稳定。本专利技术可以保证观测误差在平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间绳系系统的状态观测器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：坐标系定义；定义E
‑
XYZ为地球中心惯性坐标系，Z轴垂直于赤道面，X轴和Y轴均位于赤道面内，且X轴指向春分点方向，Y轴方向由右手定则确定；定义o
‑
xyz为系统质心轨道坐标系，其中x轴由地心指向系统质心，z轴垂直于轨道面，y轴由右手定则确定；定义o
‑
xyz为系统质心本体系，由轨道系绕着y轴顺时针旋转β角度得到，β为系统运动的面外角；步骤2：根据系绳的动力学特性：具有拉升效应的刚性绳，整个系统近似为一个刚体，系统的能量包括端点智能体的动能和势能以及系绳的弹性势能；利用如下所示的拉格朗日方程将绳系系统展开：其中L是拉格朗日变量，X是变量，Q是系统受到的非保守广义力；由此得到绳系系统的动力学方程，该方程是一个二阶非线性系统，表示为：其中，x表示系统的状态向量，M,N,P分别为相应维度的矩阵且M非奇异，Q
x
表示状态量对应的广义力；步骤3：对绳系系统的动力学方程进行状态空间变换，对系统降阶，使系统变换为一个仿射非线性系统；步骤4：状态空间化后的系绳动力学方程中位置和角度的导数是其变化率的线性函数，而其变化率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄攀峰，苏博文，张帆，沈刚辉，张夷斋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：