航天器非線性姿態(tài)控制算法研究.pdf

1、隨著航天技術的不斷發(fā)展，航天器的姿態(tài)控制問題引起了國內外專家學者們的廣泛關注，本文分別以單個航天器和編隊航天器為研究對象，對航天器的姿態(tài)控制問題進行了深入的研究，主要完成了以下幾方面的工作：
　　 介紹了非線性系統(tǒng)一些常用的穩(wěn)定性定義及理論，并介紹了代數(shù)圖論的基本概念及跟圖有關的矩陣，同時給出了由四元數(shù)和修正羅德里格參數(shù)描述的姿態(tài)運動學方程以及姿態(tài)動力學方程.
　　 研究了航天器有限時間姿態(tài)控制算法，針對航天器姿態(tài)機動問

2、題，分別在姿態(tài)角速度信息可測量和不可測量的條件下，設計了狀態(tài)反饋姿態(tài)控制算法和輸出反饋姿態(tài)控制算法，能夠保證航天器姿態(tài)能夠在有限時間內調節(jié)到期望姿態(tài)．針對航天器姿態(tài)跟蹤問題，在轉動慣量不確定和干擾力矩存在的情況下，設計了滑模姿態(tài)控制算法，保證閉環(huán)系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定，對所提出的控制算法進行了數(shù)值仿真，仿真結果驗證了所設計控制律的有效性.
　　 研究了編隊航天器姿態(tài)協(xié)調控制算法．針對分布式姿態(tài)一致性問題，在有向拓撲結構下，設計了姿態(tài)協(xié)

3、調控制算法，使得在通信時延存在時航天器的姿態(tài)能夠達到一致．針對分布式姿態(tài)協(xié)調跟蹤問題，考慮存在干擾和轉動慣量不確定性，在有向拓撲結構下，設計了滑模姿態(tài)協(xié)調跟蹤控制算法，能夠實現(xiàn)航天器的姿態(tài)同步和跟蹤.進一步地，針對轉動慣量不確定、干擾和通信時延同時存在的情況，在有向拓撲結構下，設計了分布式姿態(tài)協(xié)調跟蹤控制算法．對所提出的控制算法進行了基于Lypunov方法的理論分析，保證了閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。同時還進行了數(shù)值仿真驗證，仿真結果驗證了所