局部慣量未知的航天器組合體姿態(tài)控制.pdf

1、隨著空間技術的發(fā)展，在軌服務技術得到了各航天大國更多的矚目和關注。在軌服務航天器是實現(xiàn)在軌服務的核心載體。作為空間的加油站和維修站，在軌服務航天器的作用也日益凸顯。本論文以在軌服務為背景，主要研究了在軌服務航天器與失控目標航天器組合后所形成的航天器組合體的姿態(tài)控制問題，具體的研究內容如下：
　　當攜帶有效載荷的目標航天器在空中失控后，服務航天器與之進行交會對接,形成航天器組合體并控制其姿態(tài)，協(xié)助其完成空間任務。組合體的質量特性與服

2、務航天器相比有顯著變化，考慮航天器質量特性的顯著變化是本文姿態(tài)控制器設計的一個重點。當與質量特性未知的目標航天器進行組合，組合體質量特性辨識或者辨識存在誤差等都使航天器組合體的慣量具有了一定的不確定性?？紤]航天器組合體轉動慣量的不確定性是本文的另一個研究重點。本文考慮服務航天器與慣量精確已知，慣量通過辨識而具有一定不確定性和慣量無法辨識或未經辨識三種情況下的目標航天器對接后形成航天器組合體，分別設計服務航天器的姿態(tài)控制器實現(xiàn)對組合體的姿

3、態(tài)控制。
　　當目標航天器的慣量精確已知時，考慮航天器組合體相對于服務航天器慣量增大的情況，提出了基于極點配置的與慣量相關的姿態(tài)控制器設計方法。當航天器慣量變化時，系統(tǒng)的穩(wěn)定速率不受影響。
　　當組合航天器的慣量值經辨識后存在誤差時，考慮航天器組合體慣量不確定性和外界干擾力矩因素的影響，通過李亞普諾夫穩(wěn)定性理論設計與極點相關的滑模函數(shù)參數(shù)值，設計了基于極點配置的滑?？刂破?，并證明了其穩(wěn)定性。
　　當組合航天器慣量未知時

4、，可以將航天器組合體視為具有大不確定性慣量的服務航天器。為保證滑模增益對大慣量不確定性的魯棒性，同時減小系統(tǒng)到達平衡位置附近時的抖振現(xiàn)象，設計自適應時變滑模增益，并增加自適應控制項。通過李雅普諾夫穩(wěn)定性定理設計與極點相關的滑模增益并證明其穩(wěn)定性。極點配置控制器和滑模控制器均可視為該控制器中的一部分，因此對于慣量精確已知和部分未知的航天器組合體該控制器均可適用。
　　控制器參數(shù)與極點和已知慣量部分相關，根據(jù)系統(tǒng)性響應指標設計極點即可