搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

变时延遥操作交会的Smith模糊控制

张波 李海阳 唐国金

引用本文:
Citation:

变时延遥操作交会的Smith模糊控制

张波, 李海阳, 唐国金

Smith fuzzy control of teleoperation rendezvous with variable time delay

Zhang Bo, Li Hai-Yang, Tang Guo-Jin
PDF
导出引用
  • 针对地面遥操作空间航天器进行交会的情况, 研究了变时延条件下遥操作交会逼近段的轨道控制问题. 利用根轨迹法分析了时延对遥操作交会控制的影响; 通过设计时延缓冲器, 将变时延系统转化成了定常时延系统; 基于相对轨道动力学方程建立了被控对象的预测模型, 利用Smith预测原理设计了定常时延下的多变量Smith预测器, 使得控制器与执行器的输入不受时延的影响; 同时采用模糊控制方法, 以消除模型不确定性等因素的影响; 最后, 利用半实物仿真系统开展仿真试验, 对本文所述方法进行了验证. 仿真结果表明, 通过采用带时延缓冲器的Smith模糊控制的方法, 能有效降低地面遥操作交会过程中变时延以及模型不确定性的影响, 提高交会成功率和精度.
    The control methods of ground-based teleoperation rendezvous with variable time delay are surveyed. With the help of root locus method, the influences of time delay on the stability and performance of the control system are analyzed. Then, a time-delay compensator is designed to transfer the variable delay into a constant. A predictive model is established based on the relative dynamic equations. After that, a multivariable Smith predictor is designed based on the principle of Smith predictor, which makes the control input state variables independent of variable time delay. At the same time, the fuzzy control method is introduced to alleviate the uncertainties in the teleoperation rendezvous system. Finally, semi-physical simulations are carried out to verify the methods presented in this paper. Simulation results show that time-delay compensation and Smith-Fuzzy control are effective in alleviating the variable time delay and model uncertainties in the process of teleoperation rendezvous, and the success probability and control accuracy can be improved.
    [1]

    Fehse W 2003 Automated rendezvous and docking of spacecraft (1st Ed.) (Cambridge: Cambridge University Press) p1

    [2]

    Li H Y, Luo Y Z, Zhang J, Tang G J 2010 Acta Astronaut. 66 439

    [3]

    Keith E C 1989 AIAA 129

    [4]

    Zhou J Y, Jiang Z C, Tang G J 2012 Sci. China Ser. G 55 339

    [5]

    Thomas B S 1993 IEEE T. Robotic. Autom. 9 592

    [6]

    Guo P, Hu H, Liu G R, Hu J D 2010 Acta Phys. Sin. 59 5925 (in Chinese) [郭鹏, 胡慧, 刘国荣, 胡俊达 2010 物理学报 59 5925]

    [7]

    Hokayem P F, Spong M W 2006 Automatica 42 2035

    [8]

    Liu F C, Wang J, Shi M, Gao X W 2002 Acta Phys. Sin. 51 2707 (in Chinese) [刘福才, 王娟, 石淼, 高秀伟 2010 物理学报 51 2707]

    [9]

    Wen S H, Wang Z, Liu F C 2009 Acta Phys. Sin. 58 3753 (in Chinese) [温淑焕, 王哲, 刘福才 2009 物理学报 58 3753]

    [10]

    Smith O J 1959 ISA T. 6 28

    [11]

    Rogelio L, Asok R 1990 Automatica 26 903

    [12]

    Wang S H, Xu B G, Wang Q Y 2005 Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics Hongkong, 2005, p664

    [13]

    Li J R, Li H Y, Tang G J 2011 Sci. China Ser. E 54 1865

    [14]

    Gao X, Liu X W 2007 Acta Phys. Sin. 56 84 (in Chinese) [高心, 刘兴文 2007 物理学报 56 84]

    [15]

    G X P, C C L, F Z P 2002 Acta Phys. Sin. 51 754 (in Chinese) [关新平, 陈彩莲, 范正平 2002 物理学报 51 754]

    [16]

    David K G 2007 J. Guid. Control Dynam. 30 974

    [17]

    Luo Y Z, Liang L B, Wang H, Tang G J 2011 J. Guid. Control Dynam. 34 1264

    [18]

    Du F 2008 Ph. D. Dissertation (Emei Mountain: Southwest Jiaotong University) (in Chinese) [杜锋 2008 博士学位论文 (峨眉山: 西南交通大学)]

    [19]

    Kang B, Zhao Hong wei, Reng L L, Yan D M 2006 J. Jilin Univ. 24 42 (in Chinese) [康冰, 赵宏伟, 任丽莉, 闫冬梅 2006 吉林大学学报 24 42]

    [20]

    Yu S Y, Chen X Y 2008 J. Central South Univ. 39 799 (in Chinese) [喻寿益, 陈学一 2008 中南大学学报 39 799]

    [21]

    Huang C, Gui W H, Yang C H, Jiang Z H, Xie Y F 2010 Control Theory & Applications 27 1393 (in Chinese) [黄灿, 桂卫华, 阳春华, 蒋朝辉, 谢永芳 2010 控制理论与应用 27 1393]

    [22]

    Tang G J, Luo Y Z, Li H Y 2006 Aerosp. Sci. Technol. 11 563

    [23]

    Luo Y Z, Zhang J, Li H Y, Tang G J 2010 Acta Astronaut. 67 396

    [24]

    Li J R, Tang G J, Li H Y 2010 J. Astronautics 31 774 (in Chinese) [李九人, 唐国金, 李海阳 2010 宇航学报 31 774]

  • [1]

    Fehse W 2003 Automated rendezvous and docking of spacecraft (1st Ed.) (Cambridge: Cambridge University Press) p1

    [2]

    Li H Y, Luo Y Z, Zhang J, Tang G J 2010 Acta Astronaut. 66 439

    [3]

    Keith E C 1989 AIAA 129

    [4]

    Zhou J Y, Jiang Z C, Tang G J 2012 Sci. China Ser. G 55 339

    [5]

    Thomas B S 1993 IEEE T. Robotic. Autom. 9 592

    [6]

    Guo P, Hu H, Liu G R, Hu J D 2010 Acta Phys. Sin. 59 5925 (in Chinese) [郭鹏, 胡慧, 刘国荣, 胡俊达 2010 物理学报 59 5925]

    [7]

    Hokayem P F, Spong M W 2006 Automatica 42 2035

    [8]

    Liu F C, Wang J, Shi M, Gao X W 2002 Acta Phys. Sin. 51 2707 (in Chinese) [刘福才, 王娟, 石淼, 高秀伟 2010 物理学报 51 2707]

    [9]

    Wen S H, Wang Z, Liu F C 2009 Acta Phys. Sin. 58 3753 (in Chinese) [温淑焕, 王哲, 刘福才 2009 物理学报 58 3753]

    [10]

    Smith O J 1959 ISA T. 6 28

    [11]

    Rogelio L, Asok R 1990 Automatica 26 903

    [12]

    Wang S H, Xu B G, Wang Q Y 2005 Proceedings of IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics Hongkong, 2005, p664

    [13]

    Li J R, Li H Y, Tang G J 2011 Sci. China Ser. E 54 1865

    [14]

    Gao X, Liu X W 2007 Acta Phys. Sin. 56 84 (in Chinese) [高心, 刘兴文 2007 物理学报 56 84]

    [15]

    G X P, C C L, F Z P 2002 Acta Phys. Sin. 51 754 (in Chinese) [关新平, 陈彩莲, 范正平 2002 物理学报 51 754]

    [16]

    David K G 2007 J. Guid. Control Dynam. 30 974

    [17]

    Luo Y Z, Liang L B, Wang H, Tang G J 2011 J. Guid. Control Dynam. 34 1264

    [18]

    Du F 2008 Ph. D. Dissertation (Emei Mountain: Southwest Jiaotong University) (in Chinese) [杜锋 2008 博士学位论文 (峨眉山: 西南交通大学)]

    [19]

    Kang B, Zhao Hong wei, Reng L L, Yan D M 2006 J. Jilin Univ. 24 42 (in Chinese) [康冰, 赵宏伟, 任丽莉, 闫冬梅 2006 吉林大学学报 24 42]

    [20]

    Yu S Y, Chen X Y 2008 J. Central South Univ. 39 799 (in Chinese) [喻寿益, 陈学一 2008 中南大学学报 39 799]

    [21]

    Huang C, Gui W H, Yang C H, Jiang Z H, Xie Y F 2010 Control Theory & Applications 27 1393 (in Chinese) [黄灿, 桂卫华, 阳春华, 蒋朝辉, 谢永芳 2010 控制理论与应用 27 1393]

    [22]

    Tang G J, Luo Y Z, Li H Y 2006 Aerosp. Sci. Technol. 11 563

    [23]

    Luo Y Z, Zhang J, Li H Y, Tang G J 2010 Acta Astronaut. 67 396

    [24]

    Li J R, Tang G J, Li H Y 2010 J. Astronautics 31 774 (in Chinese) [李九人, 唐国金, 李海阳 2010 宇航学报 31 774]

  • [1] 刘奇, 李璞, 开超, 胡春强, 蔡强, 张建国, 徐兵杰. 基于时延光子储备池计算的混沌激光短期预测. 物理学报, 2021, 70(15): 154209. doi: 10.7498/aps.70.20210355
    [2] 刘桢, 张嘉怡, 陆明泉, 黄洁, 赵拥军. 一种通用的卫星导航信号码时延估计误差评估方法. 物理学报, 2017, 66(12): 129101. doi: 10.7498/aps.66.129101
    [3] 冷雪冬, 王大鸣, 巴斌, 王建辉. 基于渐进添边的准循环压缩感知时延估计算法. 物理学报, 2017, 66(9): 090703. doi: 10.7498/aps.66.090703
    [4] 冷雪冬, 巴斌, 逯志宇, 王大鸣. 基于回溯筛选的稀疏重构时延估计算法. 物理学报, 2016, 65(21): 210701. doi: 10.7498/aps.65.210701
    [5] 张歆, 邢晓飞, 张小蓟, 周燕群, 赵顺德, 李俊威. 基于水声信道传播时延排序的分层空时信号检测. 物理学报, 2015, 64(16): 164302. doi: 10.7498/aps.64.164302
    [6] 宋佳凝, 徐国栋, 李鹏飞. 多谐波脉冲星信号时延估计方法. 物理学报, 2015, 64(21): 219702. doi: 10.7498/aps.64.219702
    [7] 李晶, 赵拥军, 李冬海. 基于马尔科夫链蒙特卡罗的时延估计算法. 物理学报, 2014, 63(13): 130701. doi: 10.7498/aps.63.130701
    [8] 杨娟, 杨丹, 黄彬, 张小洪, 杨聪. 变时延移动Ad-Hoc网络容量非合作规划博弈模型的渐近稳定性. 物理学报, 2014, 63(2): 020501. doi: 10.7498/aps.63.020501
    [9] 安宝冉, 刘国平. 带时延与丢包的网络化多智能体系统控制器设计. 物理学报, 2014, 63(14): 140203. doi: 10.7498/aps.63.140203
    [10] 王曦, 王渝红, 李兴源, 苗淼. 考虑模型不确定性和时延的静止无功补偿器自适应滑膜控制器设计. 物理学报, 2014, 63(23): 238407. doi: 10.7498/aps.63.238407
    [11] 安宝冉, 刘国平. 基于时延补偿机理的网络化输出反馈控制器设计. 物理学报, 2014, 63(9): 090205. doi: 10.7498/aps.63.090205
    [12] 崔军辉, 魏瑞轩, 祁晓明. 一类具有随机时变通信时滞的遥操作系统同步控制. 物理学报, 2014, 63(23): 230203. doi: 10.7498/aps.63.230203
    [13] 李凯, 王安帮, 赵彤, 王云才. 光电振荡器产生宽带混沌光的时延特征分析. 物理学报, 2013, 62(14): 144207. doi: 10.7498/aps.62.144207
    [14] 纪良浩, 廖晓峰, 刘群. 时延多智能体系统分组一致性分析. 物理学报, 2012, 61(22): 220202. doi: 10.7498/aps.61.220202
    [15] 刘成林, 刘飞. 时延耦合自主个体的一致性问题. 物理学报, 2011, 60(3): 030202. doi: 10.7498/aps.60.030202
    [16] 杨东升, 张化光, 赵琰, 宋崇辉, 王迎春. 基于LMI的参数未知时变时滞混沌系统模糊自适应H∞同步. 物理学报, 2010, 59(3): 1562-1567. doi: 10.7498/aps.59.1562
    [17] 李鑫, Wang Janet M., 唐卫清. 工艺参数扰动下互连线时延的随机点匹配评估算法. 物理学报, 2009, 58(6): 3603-3610. doi: 10.7498/aps.58.3603
    [18] 殷敬伟, 惠俊英, 王逸林, 惠 娟. M元混沌扩频多通道Pattern时延差编码水声通信. 物理学报, 2007, 56(10): 5915-5921. doi: 10.7498/aps.56.5915
    [19] 高 心, 刘兴文. 统一混沌系统的时延模糊控制. 物理学报, 2007, 56(1): 84-90. doi: 10.7498/aps.56.84
    [20] 张瑞华, 米辛, 周海天, 姜谦, 叶佩弦. 非相干光时延四波混频的多能级理论——非均匀加宽情形. 物理学报, 1991, 40(3): 414-423. doi: 10.7498/aps.40.414
计量
  • 文章访问数:  4954
  • PDF下载量:  870
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-13
  • 修回日期:  2012-08-10
  • 刊出日期:  2013-01-05

/

返回文章
返回