過驅(qū)動航天器姿態(tài)控制分配研究.pdf

1、保持在軌航天器精確可靠的姿態(tài)穩(wěn)定，是當今航天領域一個非常重要的研究課題。航天器姿態(tài)動力學是強非線性、強耦合的，且時刻受到參數(shù)不確定性和各種外太空干擾力矩的影響；此外，由于自身機械結(jié)構(gòu)安裝偏差以及長期在軌操作等導致的執(zhí)行機構(gòu)不確定性將會對控制系統(tǒng)的設計精度和性能造成更大的困難，尤其是在同時考慮以上多種因素的情況下。本論文以過驅(qū)動航天器姿態(tài)控制分配技術為課題展開研究，首先針對存在參數(shù)不確定性和外干擾的剛體航天器進行偽控制律設計，繼而重點研究

2、控制分配算法將偽控制指令合理的分配到各個執(zhí)行機構(gòu)，并考慮其約束條件和不確定性，以期獲得更好的控制性能。
　　針對轉(zhuǎn)動慣量未知的航天器姿態(tài)控制系統(tǒng)，設計了一種基于反步法的魯棒自適應控制律作為偽控制律；繼而考慮到作為執(zhí)行機構(gòu)的反作用飛輪存在冗余特性，提出了一種基于最優(yōu)二次規(guī)劃的動態(tài)控制分配算法來實現(xiàn)期望指令到冗余飛輪的指令分配，克服傳統(tǒng)偽逆法難以考慮飛輪動態(tài)特性、最大力矩等物理約束，并能有效的抑制姿態(tài)敏感器的測量噪聲和測量異常值，可實

3、現(xiàn)控制力矩的光滑平穩(wěn)性。
　　為了進一步解決存在執(zhí)行機構(gòu)安裝偏差的航天器姿態(tài)控制問題，提出了一類基于自適應反步法的魯棒滑模控制器設計策略，在實現(xiàn)快速高精度姿態(tài)控制的同時，能有效地避免因執(zhí)行機構(gòu)安裝偏差而引起的不確定性可能導致的奇異值現(xiàn)象。在此基礎上，利用對執(zhí)行機構(gòu)安裝偏差的自適應估計，提出了一種基于能量最優(yōu)約束二次規(guī)劃的動態(tài)控制分配算法來完成期望指令到執(zhí)行機構(gòu)的指令分配，不僅克服了傳統(tǒng)偽逆法難以考慮的控制力矩位置和速度約束，而且減