刘云平

1.南京信息工程大学,南京,210044

2.淮阴工学院数字化制造技术江苏省重点实验室,淮安,223003

基于哈密顿方程的非完整约束控制系统分析及应用

刘云平1,2

1.南京信息工程大学,南京,210044

2.淮阴工学院数字化制造技术江苏省重点实验室,淮安,223003

针对航天器多体系统受非完整约束作用时,其动力学方程是强非线性微分方程组而难以求解析解、系统的稳定性及其控制难以进行分析的问题,提出通过带非完整约束的哈密顿控制系统对航天器多体系统的姿态稳定及控制进行分析的方法。采用该方法可以避免求解非线性方程组的边值问题。建立了一种简洁的航天器多体系统姿态稳定性控制方法,而且该方法使得系统的运动控制更加易于从物理意义上进行解释,即使得系统的稳定控制可以理解为系统和控制器之间的能量平衡。通过算例进行了验证和说明。

非完整约束;哈密顿方程;多体系统;姿态控制

0 引言

近几年来,各种类型的非完整控制系统在航空航天领域和机器人领域受到越来越多学者的关注。控制问题的相关难点与非完整系统特性及控制目的有关。文献[1]介绍了许多先进的非完整运动规划方法。Lafferrie re等[2]在考虑幂零系统情况下,提出了使用分段定常输入的通用运动方法。Li等[3]使用标准路径研究了球面指端在物体上的运动。Brockett等[4]受典型系统最优控制的启发,采用了以频率表示的正弦信号作为输入来完成非完整运动控制系统的设计。……