基于分層滑模控制和退步控制的欠驅(qū)動(dòng)3D剛體擺姿態(tài)控制.pdf

1、在航天器控制研究問(wèn)題中，3D剛體擺是地球靜止軌道(GEO)航天器的一種簡(jiǎn)化模型，可以描述為一個(gè)繞固定支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)的剛體，且支點(diǎn)無(wú)摩擦。作為廣義的剛體模型，3D剛體擺具有十分豐富的非線性動(dòng)力學(xué)特性。依據(jù)3D剛體擺在欠驅(qū)動(dòng)情況下姿態(tài)穩(wěn)定性控制的相關(guān)問(wèn)題，分析了3D剛體擺的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其姿態(tài)進(jìn)行約化得到姿態(tài)約化方程。對(duì)于3D剛體擺的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，為避免奇異現(xiàn)象和一些復(fù)雜的三角函數(shù)運(yùn)算，引入四元數(shù)方法對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型進(jìn)行了描述。
　　本文利用分

2、層滑?？刂品椒▽?shí)現(xiàn)了3D剛體擺的姿態(tài)穩(wěn)定性控制。根據(jù)3D剛體擺的約化姿態(tài)模型建立滑模面，設(shè)計(jì)相應(yīng)滑?？刂破鳌＠肔yapunov穩(wěn)定理論并結(jié)合拉薩爾不變集原理對(duì)其進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，給出了基本滑模控制器漸近穩(wěn)定的充分條件。針對(duì)另一切換函數(shù)設(shè)計(jì)了分層滑模控制器，該控制器的滑動(dòng)平面是雙層結(jié)構(gòu)，利用Lyapunov方法得到系統(tǒng)總控制量，并采用Barbalat引理分析了各層滑動(dòng)平面的漸近穩(wěn)定性。
　　退步控制方法首先給出動(dòng)力學(xué)子系統(tǒng)的鎮(zhèn)定控