空間飛行器姿態(tài)有限時間控制研究.pdf

1、空間飛行器的姿態(tài)控制是航天技術的基礎，幾乎所有的航天任務都是利用空間飛行器來完成的。收斂性能是空間飛行器閉環(huán)系統(tǒng)動態(tài)性能的一個重要指標。由于空間中存在許多外部干擾，故設計的姿態(tài)控制律應該具有一定的魯棒性。有限時間控制方法是一類新的非線性控制方法。采用有限時間控制理論設計的控制系統(tǒng)，其閉環(huán)系統(tǒng)具有更快的收斂性能和更好的抗干擾性。 本文首先綜述了有限時間控制理論和空間飛行器姿態(tài)控制的研究現(xiàn)狀。介紹了幾種典型的姿態(tài)運動學描述方法，并且

2、從控制設計的角度進行了討論。然后，針對空間飛行器姿態(tài)控制系統(tǒng)，考慮了姿態(tài)跟蹤和姿態(tài)鎮(zhèn)定問題。基于有限時間控制技術并結合其它非線性控制方法，分別設計了一種姿態(tài)跟蹤控制律和兩種姿態(tài)鎮(zhèn)定控制律。首先，針對基于歐拉角描述的姿態(tài)控制系統(tǒng)，利用終端滑模技術，設計有限時間跟蹤控制律；其次，針對基于Rodrigues參數描述的姿態(tài)控制系統(tǒng)，利用有限時間Lyapunvo穩(wěn)定性定理并結合反饋線性化技術設計有限時間局部鎮(zhèn)定控制律；最后基于四元數描述的姿態(tài)控制