航天器姿態(tài)動力學(xué)系統(tǒng)魯棒自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)是衛(wèi)星系統(tǒng)中的重要組成部分。衛(wèi)星姿態(tài)控制的精度不僅取決于姿態(tài)控制系統(tǒng)硬件配置的性能與精度，還與所采用的姿態(tài)控制算法密切相關(guān)。本文針對三軸穩(wěn)定衛(wèi)星的姿態(tài)控制問題，從理論和應(yīng)用的角度對姿態(tài)控制算法作了深入細致的研究。主要完成了以下幾個方面的工作：
　　建立了衛(wèi)星姿態(tài)運動模型。在衛(wèi)星的各種姿態(tài)描述中，鑒于修正羅德里格參數(shù)(MRP)與其映射集的聯(lián)合可以實現(xiàn)全局的非奇異姿態(tài)描述，本文的控制方案都是建立在第2章中給出衛(wèi)星動力學(xué)

2、方程及由MRP描述的運動學(xué)方程的基礎(chǔ)上。同時還介紹了本文控制算法的理論基礎(chǔ)，即Lyapunov的相關(guān)穩(wěn)定性理論和滑模變結(jié)構(gòu)控制理論。根據(jù)基于Lyapunov穩(wěn)定性分析的非線性控制方法，針對姿態(tài)控制中存在的實際問題提出了相應(yīng)的控制算法。
　　考慮衛(wèi)星轉(zhuǎn)動慣量不確定和干擾力矩存在的情況下，設(shè)計了衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)節(jié)和跟蹤控制算法。滑?？刂剖且环N處理非線性控制問題的有效方法，具有對參數(shù)變化和外部干擾不敏感的特性，可以很好的解決姿態(tài)控制系統(tǒng)中的

3、擾動抑制問題。然后通過數(shù)學(xué)仿真對姿態(tài)調(diào)節(jié)和跟蹤算法進行了驗證，結(jié)果表明本章提出的自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制器對參數(shù)不確定性和有界干擾有很好的自適應(yīng)性，能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定，可以很好的實現(xiàn)姿態(tài)調(diào)節(jié)和姿態(tài)跟蹤任務(wù)。
　　針對控制輸入受限問題，設(shè)計了衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)節(jié)和跟蹤控制算法。利用雙曲正切函數(shù)和MRP參數(shù)自身的性質(zhì)，當控制器參數(shù)滿足一定條件時，能很好地實現(xiàn)控制力矩受限問題。然后通過數(shù)學(xué)仿真對姿態(tài)調(diào)節(jié)和跟蹤算法進行了驗證，結(jié)果表明本章