欠驅(qū)動航天器姿態(tài)穩(wěn)定性的若干非線性控制問題研究.pdf

1、航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的正常運行，是航天器順利完成各種飛行任務的根本保證。欠驅(qū)動航天器是指航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構由于故障或其它原因，只能輸出兩維甚至更少維的控制力矩。欠驅(qū)動航天器是具有加速度不可積的二階非線性系統(tǒng)，不能通過常規(guī)的線性控制理論方法進行控制。不同于常規(guī)航天器，欠驅(qū)動航天器的姿態(tài)控制問題更復雜、難度更大。采用欠驅(qū)動航天器的姿態(tài)控制策略，可降低航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的制造和運行成本、提高其可靠性。另外，研究航天器欠驅(qū)動狀態(tài)下的可控

2、性也可以作為航天器正常運行時出現(xiàn)故障的一種應急手段。同時，研究欠驅(qū)動航天器這類具有特殊結(jié)構的本質(zhì)非線性系統(tǒng)，可以為探索一般非線性系統(tǒng)的研究提供有益的借鑒。因此，開展欠驅(qū)動航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)的分析與設計方法的研究，具有重要的理論價值和工程實際意義。
　　 本文研究欠驅(qū)動航天器的姿態(tài)穩(wěn)定控制和可行性軌跡產(chǎn)生的分析與設計問題。首先給出用各種參數(shù)表示的航天器姿態(tài)運動學方程，并對各種方法做了簡單對比；接著推導航天器姿態(tài)運動的動力學方程，并

3、給出幾種簡單的環(huán)境干擾模型；然后給出僅有兩維控制輸入的無擾動欠驅(qū)動航天器動力學模型?；谏鲜瞿Ｐ驮O計了三種不同的控制方法，即時不變控制方法，時變控制方法和齊次控制方法，非連續(xù)的時不變控制律收斂速度慢，達到穩(wěn)定需要的時間比較長；時變控制律在平均系統(tǒng)的基礎上使欠驅(qū)動航天器系統(tǒng)快速漸近穩(wěn)定，收斂時間比較短；欠驅(qū)動航天器部分系統(tǒng)參數(shù)的向量場具有齊次性，利用齊次控制完成了欠驅(qū)動航天器的部分姿態(tài)穩(wěn)定控制。另外，還利用微分平滑的方法設計了可行性軌跡的