基于輸入受限的規(guī)避小衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制技術(shù)研究.pdf

1、本課題來源于江蘇省自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目，針對(duì)規(guī)避過程中的衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)開展容錯(cuò)控制技術(shù)研究。衛(wèi)星在軌運(yùn)行環(huán)境惡劣，遭遇高低溫交變和強(qiáng)輻射易引發(fā)姿態(tài)控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障。針對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的飽和特性，研究衛(wèi)星在規(guī)避過程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障情況下基于輸入受限的姿態(tài)控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制技術(shù)，為提高在軌運(yùn)行可靠性提供了有效的理論途徑。
　　文中首先給出了規(guī)避過程中撓性衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，分析了執(zhí)行機(jī)構(gòu)飽和非線性特性，并研究了衛(wèi)星規(guī)避過程中受到

2、的各種空間環(huán)境干擾和軌道推力影響。在深入分析執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上，給出故障模型及分類描述，研究了規(guī)避過程中執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障情況下，開展衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)所面臨的關(guān)鍵性問題。
　　針對(duì)規(guī)避過程中撓性衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)存在大干擾和執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸入受限問題，研究了執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障情況下的容錯(cuò)控制技術(shù)。若執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障信息無法獲取，采用變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)方法設(shè)計(jì)容錯(cuò)控制器實(shí)現(xiàn)撓性衛(wèi)星姿態(tài)的穩(wěn)定控制；若執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障信息已知，且冗余配置情況下，

3、則設(shè)計(jì)在線控制分配以實(shí)現(xiàn)在軌重構(gòu)容錯(cuò)控制。基于變結(jié)構(gòu)自適應(yīng)的容錯(cuò)控制方法根據(jù)當(dāng)前姿態(tài)信息在線調(diào)整控制律，無需故障診斷環(huán)節(jié)，從而減輕了設(shè)計(jì)工作量。而基于在線控制分配方法的容錯(cuò)控制，可根據(jù)當(dāng)前獲取的實(shí)時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障信息，在線分配控制力矩，無需重新設(shè)計(jì)控制器，在簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的同時(shí)，可有效利用星載資源。仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了兩種容錯(cuò)控制方法在輸入受限情況和執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障情況下的可行性和有效性。
　　在理論研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了衛(wèi)星規(guī)避及容錯(cuò)控制技術(shù)仿真演