考慮執(zhí)行機構特性的航天器姿態(tài)控制.pdf

1、航天器的在軌任務成敗關鍵在于如何保證航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及航天器姿態(tài)控制的精度，因此必須設計良好的控制器使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制性能得到滿足。在軌運行的航天器由于受到自身執(zhí)行機構、測量元件等物理條件上的限制，在姿態(tài)控制過程中不可避免地面臨多種約束，如輸入飽和、輸入非線性、執(zhí)行機構不確定性以及姿態(tài)角速度受限等，嚴重影響航天器姿態(tài)控制的穩(wěn)定性和控制精度。因此研究考慮此類約束條件下的航天器姿態(tài)控制具有重要的意義，本文的研究內(nèi)容主要包括以

2、下幾個方面：
　　本文首先針對航天器所面臨的各種約束進行數(shù)學抽象與合理假設，然后基于多種約束條件建立了剛體航天器數(shù)學模型。
　　針對考慮輸入飽和的姿態(tài)控制問題，設計了一種能夠顯式地滿足輸入飽和約束的非線性滑模控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)在輸入飽和受限的條件下漸近穩(wěn)定；在此基礎上，進一步將輸入飽和問題擴展為輸入變飽和問題，設計一種自適應滑?？刂破鳎摽刂破黠@式地滿足輸入變飽和約束并能夠使閉環(huán)系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。另外，進一步設計同時考慮輸入變

3、飽和與執(zhí)行機構不確定性的自適應控制器，使航天器不僅能夠滿足輸入變飽和約束并且有效補償執(zhí)行機構不確定性的影響。
　　基于上述基礎上，進一步針對考慮輸入非線性的姿態(tài)控制問題，先后設計了同時考慮輸入變飽和與角速度受限、進一步同時考慮輸入非線性和角速度受限的自適應控制器，使航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的角速度滿足特定的約束，并有效補償輸入非線性的影響，系統(tǒng)在輸入變飽和約束下保持穩(wěn)定。
　　最后，將本文設計的控制器進行數(shù)值仿真驗證，驗證其有效性