低軌無拖曳衛(wèi)星有限時間控制算法研究.pdf

1、在探討天文動力學、探測地球引力波、確定地球重力場等領(lǐng)域時，必須保證低軌衛(wèi)星為純粹的自由落體運動狀態(tài)，無拖曳衛(wèi)星主要是通過推進器對非保守力，即受到的干擾力（如：大氣阻力、太陽輻射和地面反射等），進行補償，來抵消衛(wèi)星受到的擾動影響，從而保證衛(wèi)星本體精確跟蹤內(nèi)部測試質(zhì)量做純粹自由落體運動。本文將研究具有單個測試質(zhì)量的低軌衛(wèi)星無拖曳控制系統(tǒng)，分析并建立相應的有限時間控制算法。
　　目前已有的研究工作大多在模型線性化或擾動預測的基礎上，然后

2、基于此線性模型進行控制器設計，系統(tǒng)的收斂時間被限制在指數(shù)級別。但是無拖曳衛(wèi)星對系統(tǒng)的穩(wěn)定時間要求極高，而有限時間穩(wěn)定能夠更好地抑制擾動，并且具有更短的收斂時間，另外對系統(tǒng)的不確定性也具有更好的魯棒性，學者們提出了基于有限時間的控制算法。本文將直接針對低軌無拖曳衛(wèi)星控制系統(tǒng)，首先建立其非線性動力學模型，將系統(tǒng)分為三個相互獨立的子系統(tǒng)，在考慮系統(tǒng)擾動有界的情況下，基于有限時間Lyapunov穩(wěn)定性定理和反步控制思想，建立有限時間控制算法，從

3、而保證系統(tǒng)的收斂性、魯棒性和抗干擾性。
　　此外，衛(wèi)星在運行過程中，會受到各種不同的隨機擾動，像大氣阻力中的隨機項、太陽輻射中的不確定性以及其他擾動所含有的隨機成份，這些都會降低系統(tǒng)的控制性能。因此，本文分別考慮了系統(tǒng)中存在隨機擾動以及同時存在隨機擾動和非線性擾動下的有限時間控制問題。將系統(tǒng)分為三個獨立的子系統(tǒng)，在考慮系統(tǒng)擾動有界的情況下，基于隨機有限時間Lyapunov穩(wěn)定性理論和反步控制思想，建立隨機有限時間控制器，進而保證系