衛(wèi)星姿態(tài)的魯棒自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)是一個多輸入多輸出、耦合的不確定非線性系統(tǒng)。衛(wèi)星姿態(tài)控制領(lǐng)域中普遍存在著幾大類實際問題——轉(zhuǎn)動慣量的參數(shù)不確定性問題、干擾力矩的抑制問題、控制輸入飽和問題以及輸出反饋控制問題。干擾和參數(shù)不確定性的存在使得衛(wèi)星姿態(tài)控制問題進一步復(fù)雜化。為了完成姿態(tài)控制任務(wù)，需要所設(shè)計的控制律具有較高的魯棒性以及參數(shù)自適應(yīng)能力。本文就是在這種背景下，從理論和應(yīng)用兩個方面對衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的魯棒自適應(yīng)控制算法進行了深入的研究，提出了同時解決若

2、干問題的方案。主要完成了以下幾個方面的工作：
　　針對存在慣量矩陣不確定性和干擾力矩的衛(wèi)星姿態(tài)跟蹤問題，在已建立的剛體衛(wèi)星姿態(tài)動力學(xué)模型基礎(chǔ)上建立了剛體衛(wèi)星誤差動力學(xué)模型，然后給出兩種魯棒自適應(yīng)控制算法。第一種算法是一種基于線性滑模的自適應(yīng)控制算法，第二種算法是一種基于非線性滑模的自適應(yīng)控制算法。兩種控制算法均能保證閉環(huán)系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定性，即誤差四元數(shù)與角速度誤差漸近收斂到零平衡點，均能對衛(wèi)星的慣量矩陣參數(shù)進行自適應(yīng)辨識，均對有

3、界干擾和慣量參數(shù)的變化具有魯棒性。其中第二種控制算法采用了反正切函數(shù)，避免了傳統(tǒng)的符號型滑?？刂浦泄逃械亩墩駟栴}，保證了良好的姿態(tài)跟蹤性能。
　　針對存在控制輸入受限，慣量矩陣不確定與干擾力矩的衛(wèi)星姿態(tài)跟蹤問題，設(shè)計了一種動態(tài)可調(diào)參數(shù)的自適應(yīng)滑模控制算法，可以保證閉環(huán)控制系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定性和控制輸入受限的要求。該控制算法是一種模型獨立的控制方案，不依賴于衛(wèi)星的轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)，能夠有效地抑制有界干擾，對有界干擾和慣量參數(shù)的變化具有魯