干扰环境下的挠性航天器姿态跟踪控制

2012年03月21日11:19:36 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：航天

白圣建，黄新生
国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙

摘　　　要：挠性航天器在姿态机动过程会受环境干扰力矩的作用，研究有扰情况下挠性航天器的姿态跟踪控制问题。首先，设计了干扰观测器在线估计频率已知的外部干扰信号，然后，基于干扰观测器设计了非线性反馈姿态跟踪控制器以跟踪目标姿态，并且该控制器只需要误差四元数和角速度的反馈信息。其次，采用Ｌｙａｐｕｎｏｖ方程和Ｂａｒｂａｌａｔ引理证明了控制系统的全局渐近稳定性；为简化分析，在证明过程中采用集中参数法将高维分块对称矩阵转化为低阶矩阵。较后，针对外部干扰为常值干扰和周期干扰的情况，分别进行了仿真分析。仿真结果表明，干扰观测器可以渐近跟踪外部干扰，基于观测器的非线性反馈控制器满足姿态跟踪控制要求，是有效的。

关　键　词：挠性航天器；姿态跟踪；干扰；Ｂａｒｂａｌａｔ引理

１　引　言
越来越多的空间任务要求航天器进行姿态跟踪控制。挠性航天器姿态控制是要使挠性航天器的本体坐标系跟踪惯性空间中的目标坐标系，并且对柔性结构的弹性振动进行抑制／控制。由于空间挠性航天器会受到外部干扰，因此需要研究有扰情况下的姿态跟踪控制问题。有扰情况下刚体航天器的姿态跟踪控制问题已得到较好的解决［１］。较近，有扰情况下挠性航天器的姿态跟踪控制问题引起学者们的关注［２５］。文献［２］设计了带有符号项的非线性ＰＤ控制器。文献［３］设计了滑模控制器跟踪目标姿态，并利用智能材料对柔性结构进行振动控制。Ｇｅｎｎａｒｏ针对挠性航天器的姿态跟踪／机动问题进行了大量的研究工作［４５］。他在文献［４］中提出了一类非线性反馈控制器，该控制器较好地解决了挠性航天器的姿态稳定／机动问题，但没有考虑有扰情况。本文研究有扰情况下挠性航天器的姿态跟踪控制问题。基于干扰观测器设计非线性反馈姿态跟踪控制器。采用Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数和Ｂａｒｂａｌａｔ引理证明闭环系统的稳定性，为简化分析和利于控制器设计，在证明过程中，引入集中参数法将高维分块对称矩阵的正定性问题转化为低阶情况进行判别。

登录网站后可下载文件

干扰环境下的挠性航天器姿态跟踪控制

相关阅读: