衛(wèi)星姿態(tài)大角度機(jī)動(dòng)的非線(xiàn)性控制律方法的研究.pdf

1、本文對(duì)基于反作用飛輪的衛(wèi)星大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制系統(tǒng)的非線(xiàn)性方法進(jìn)行了研究和實(shí)驗(yàn)仿真。根據(jù)衛(wèi)星大角度姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制非線(xiàn)性的特點(diǎn)以及對(duì)控制系統(tǒng)的要求，通過(guò)非線(xiàn)性理論設(shè)計(jì)了三種控制器：基于Lyapunov的反饋控制器、變結(jié)構(gòu)控制器和自適應(yīng)魯棒控制器，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了控制律的實(shí)效性。
　　首先，用四元素方法代替歐拉角方法描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的思想，進(jìn)一步引入了誤差四元素描述衛(wèi)星姿態(tài)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，同時(shí)對(duì)衛(wèi)星姿態(tài)的轉(zhuǎn)化關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)說(shuō)明，為本文進(jìn)一步

2、的研究打下了模型的基礎(chǔ)。
　　然后，通過(guò)經(jīng)典的Lyapunov方法設(shè)計(jì)了控制律，從理論上嚴(yán)格縝密的證明了控制系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性。在 Matlab環(huán)境下對(duì)不同的參數(shù)值和考慮慣量不確定性方面進(jìn)行仿真驗(yàn)證，最后得出控制律不依賴(lài)于參數(shù)值且具有良好的魯棒特性的結(jié)論。
　　其次，研究了基于變結(jié)構(gòu)理論的控制律設(shè)計(jì)方法。在選擇切換面時(shí)，選用二次型最優(yōu)法，它保證了滑模運(yùn)動(dòng)在歐拉參數(shù)和角速度二次型性能指標(biāo)方面最優(yōu)。同時(shí)將滑動(dòng)模態(tài)的穩(wěn)定性進(jìn)行了證明

3、，設(shè)計(jì)了基于一般趨近律的滑?？刂坡刹⑦M(jìn)行了魯棒性分析；為了獲取飛行器大角度機(jī)動(dòng)控制問(wèn)題更好的性能，在噴氣控制輔助的條件下，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了以等效控制方法為基礎(chǔ)的滑模控制律。最后對(duì)所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，從仿真結(jié)果看出，控制系統(tǒng)具有全局穩(wěn)定性和較好的魯棒性。等效控制方法設(shè)計(jì)的變結(jié)構(gòu)控制有比基于趨近律方法設(shè)計(jì)的變結(jié)構(gòu)有更好的性能。
　　最后，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)魯棒控制器，先是設(shè)計(jì)了控制律保證了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，然后再根據(jù)自適應(yīng)反步設(shè)