低軌無拖曳衛(wèi)星有限時間控制算法研究.pdf

1、在探討天文動力學(xué)、探測地球引力波、確定地球重力場等領(lǐng)域時，必須保證低軌衛(wèi)星為純粹的自由落體運(yùn)動狀態(tài)，無拖曳衛(wèi)星主要是通過推進(jìn)器對非保守力，即受到的干擾力（如：大氣阻力、太陽輻射和地面反射等），進(jìn)行補(bǔ)償，來抵消衛(wèi)星受到的擾動影響，從而保證衛(wèi)星本體精確跟蹤內(nèi)部測試質(zhì)量做純粹自由落體運(yùn)動。本文將研究具有單個測試質(zhì)量的低軌衛(wèi)星無拖曳控制系統(tǒng)，分析并建立相應(yīng)的有限時間控制算法。
　　目前已有的研究工作大多在模型線性化或擾動預(yù)測的基礎(chǔ)上，然后

2、基于此線性模型進(jìn)行控制器設(shè)計，系統(tǒng)的收斂時間被限制在指數(shù)級別。但是無拖曳衛(wèi)星對系統(tǒng)的穩(wěn)定時間要求極高，而有限時間穩(wěn)定能夠更好地抑制擾動，并且具有更短的收斂時間，另外對系統(tǒng)的不確定性也具有更好的魯棒性，學(xué)者們提出了基于有限時間的控制算法。本文將直接針對低軌無拖曳衛(wèi)星控制系統(tǒng)，首先建立其非線性動力學(xué)模型，將系統(tǒng)分為三個相互獨(dú)立的子系統(tǒng)，在考慮系統(tǒng)擾動有界的情況下，基于有限時間Lyapunov穩(wěn)定性定理和反步控制思想，建立有限時間控制算法，從

3、而保證系統(tǒng)的收斂性、魯棒性和抗干擾性。
　　此外，衛(wèi)星在運(yùn)行過程中，會受到各種不同的隨機(jī)擾動，像大氣阻力中的隨機(jī)項、太陽輻射中的不確定性以及其他擾動所含有的隨機(jī)成份，這些都會降低系統(tǒng)的控制性能。因此，本文分別考慮了系統(tǒng)中存在隨機(jī)擾動以及同時存在隨機(jī)擾動和非線性擾動下的有限時間控制問題。將系統(tǒng)分為三個獨(dú)立的子系統(tǒng)，在考慮系統(tǒng)擾動有界的情況下，基于隨機(jī)有限時間Lyapunov穩(wěn)定性理論和反步控制思想，建立隨機(jī)有限時間控制器，進(jìn)而保證系