摘要：针对三轴稳定挠性航天器输入受限的姿态跟踪问题,设计了一类滑模自适应姿态跟踪控制器,它能确保闭环系统在一定条件下具有全局渐近稳定性,且满足控制输入有界的要求;同时,该控制方案是一种模型独立的控制方法,不依赖于航天器结构参数及模态阶数,而且通过引入参数自适应控制律,使得控制器的设计也不依赖于参数不确定性和外部干扰力矩的界函数,具有较强的鲁棒性和工程实用性.最后根据给定的挠性航天器参数进行了数值仿真研究,结果表明在转动惯量存在较大不确定性和外部干扰的情况下,系统具有很好动态性能和有效地抑制控制输入饱和问题,表明所设计的控制方案有效可行,并具有一定潜在的工程应用前景.

摘要：针对带转动挠性帆板航天器的动力学参数存在不确定性的问题,提出一种利用线性变参数理论(LPV)的鲁棒保性能姿态控制器设计方法。以太阳帆板转角作为变参数,建立挠性航天器姿态动力学LPV模型。考虑输入受限及输入信号变化率受限的约束,并将二次型控制指标上限最优化,通过线性矩阵不等式(LMI)方法求解得到随变参数调度的LPV状态反馈控制器,所求得的控制器能够在系统参数大范围变化的情况下保持鲁棒稳定性,并具备抗干扰能力。用数值方法进行仿真验证,并与定常鲁棒保性能控制器相比较,验证了所提出的LPV鲁棒保性能控制器的适应性与鲁棒性。

摘要：针对挠性航天器大角度姿态机动的振动抑制问题,提出了一种基于输出反馈滑模控制和输入成形振动抑制方法相结合的主动振动控制策略。输入形成器作为前馈控制器作用在反馈回路的前相通道,通过改变输入命令的作用形式,在保证参考模型(标称对象)完成指定的姿态机动的同时抑制掉对系统影响较大的挠性结构的振动;而对于闭环控制回路,考虑挠性结构模态不可测、模型参数具有不匹配不确定性以及外干扰力矩的作用,在输出反馈滑模控制的基础上,给出了仅利用输出信息的滑模控制器设计方法,保证跟踪参考模型的输出以获得要求的闭环系统的性能。将该方法应用于单轴挠性航天器的大角度rest-to-rest(静止到静止)姿态机动控制进行了仿真研究,结果表明,所提出的方法是可行而有效的。

摘要：许多空间飞行任务要求航天器姿态跟踪控制。在航天器运行过程中,测量部件故障时有发生,因此有必要研究部分测量信息未知的控制方法来提高控制系统的可靠性。针对无角速度信息的挠性航天器姿态跟踪控制问题,基于无源性设计了不依赖角速度信息和模态坐标信息的姿态跟踪控制器,并结合Lyapunov直接法和Barbalat引理证明了闭环系统的全局渐近稳定性。数学仿真表明了该控制方法的有效性。

摘要：面向空间攻防等任务的航天器通常安装微波、激光等大功率对抗载荷,未来航天器需要装备大型挠性太阳能帆板.针对挠性航天器姿态机动过程中存在外部干扰、执行机构饱和及挠性附件振动且挠性模态不易直接测量等问题,提出带挠性附件航天器的全驱姿态控制方法.首先,建立挠性航天器全驱姿态控制模型.其次,基于扩展非线性观测器(Extended nonlinearity observer,ENO)与努斯鲍姆增益调节设计一种抗饱和的姿态控制鲁棒算法.将外部扰动、挠性振动和输入饱和函数饱和估计误差作为复合干扰,采用非线性干扰观测器对其进行有效补偿.在直接参数设计线性控制参数基础上,扩展非线性观测器负责对挠性航天器产生的挠性振动等非线性进行实时估计和补偿,努斯鲍姆函数辅助控制器输出力矩避免饱和,并利用李雅普诺夫方法严格证明闭环系统的稳定性.最后通过数学仿真验证该方法不仅能够实现执行机构饱和约束条件下的姿态控制,还能有效抑制挠性结构的振动,为探索未来带有大型挠性附件航天器姿态控制新的方法提供参考.

摘要：针对带有分布式压电陶瓷执行机构的挠性航天器姿态机动与主动振动控制问题,提出了一种退步直接自适应一体化控制方法.首先,建立了挠性航天器姿态机动与主动振动控制的模型,并分析了动力学子系统的近似严格正实性;然后,采用退步直接自适应控制方法,设计了挠性航天器的姿态机动主动振动控制器,并证明了控制闭环系统的稳定性;最后,进行了不同仿真条件下的数学仿真验证.理论分析与数学仿真结果表明,该控制方法不依赖航天器参数,对系统参数不确定性具有强鲁棒性,能有效抑制挠性附件的振动,对挠性航天器的控制是有效的.

摘要：首先在时域上估计了挠性附件的振动对航天器姿态的影响力矩的界函数。该界函数的得到一方面无需知道附件参数的精确值,只需要知道参数的界限,另一方面仅利用了角速度和已知的振动控制信号,非常适用于无需模态坐标反馈的非线性姿态控制器设计。然后把它用于带挠性附件航天器的姿态跟踪控制,所得控制器具有如下优良特性:(1)对系统参数不确定性鲁棒;(2)不需要模态坐标反馈,也不需要模态观测器;(3)能抑制一般的外干扰;(4)能与多种附件振动控制器相结合。数值仿真验证了控制器的有效性。

摘要：研究一类构形为中心刚性带挠性梁的航天器平面快速大角度机动的动力学与控制问题。利用Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理，建立了系统的非线性无穷维动力学模型；在只可测量刚性主体旋转角及其速率的情况下，设计了一种线性反馈控制方案，并应用ＬａＳａｌｅ不变原理证明了相应闭环系统的渐近稳定性。

摘要：针对存在模型参数不确定以及受到外部干扰的挠性航天器的高精度姿态控制和主动振动抑制问题,根据自耦PID(auto-coupling proportional integral derivative,ACPID)控制理论提出了一种简单的自耦PD(auto-coupling proportional derivative,ACPD)控制方法.将挠性航天器姿态运动的已知和未知内部动态以及外部干扰定义为一个总扰动,进而将其等价映射为一个二阶线性扰动系统.据此构建了在复合总扰动反相激励下的受控误差系统,根据ACPID控制理论分别设计了ACPD姿态控制器和ACPD主动振动控制器,并分析了每个系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性.仿真试验结果表明,ACPD姿态控制器对姿态角指令有较好的跟踪性能,ACPD主动振动控制器也能有效地抑制挠性附件的振动.

摘要：为解决复杂的挠性航天器的姿轨控制问题,对于挠性航天器的姿轨耦合动力学建模与控制展开研究。基于对偶四元数原理,推导给出一套挠性航天器的姿轨一体化动力学模型。此种模型能够紧凑描述航天器的轨道和姿态,且能够自动引入航天器平动、转动与挠性附件振动三者之间的关联耦合作用。基于此模型设计了一种自适应位置姿态跟踪控制器,该控制器能够在航天器质量特性参数未知的情况下,对其位置和姿态进行轨迹跟踪控制,并使位置和姿态误差收敛。该自适应控制器还可对航天器上挠性附件对系统的耦合作用进行估计,进而在控制输出中对其进行补偿,提高卫星控制系统的稳定性。通过仿真对控制律进行校验,结果表明该控制律对挠性航天器控制效果良好,具有一定的工程应用参考价值。