控制理论与应用

作者：党庆庆,刘贞报,李文博,桂海潮,刘萍

单位：西北工业大学,西北工业大学,北京控制工程研究所,北京航空航天大学,中山大学

关键词：挠性航天器; 姿态控制; 复杂约束; 模态观测器; 显式参考管理

基金：国家自然科学基金项目(11972056), 国家自然科学基金优秀青年项目(62022013), 广东省基础与应用基础研究基金项目(2019A1515111070), 深圳 市自然科学基金项目(GXWD20201231165807008, 20200830220334001), 科技部国家重点研发计划项目(2020YFC2200801, 2020YFC2200502), 航天科技集团行业特色科研项目(6230109004), 陕西省自然科学基金青年项目(2023–JC–QN–0003), 中央高校

本文提出了一种基于显式参考管理与模态观测器的挠性航天器姿态机动控制方法. 首先, 采用改进的罗德里格斯参数建立了航天器的运动学和动力学模型, 分析了存在的控制约束和角速度约束. 在此基础上, 设计了基于显式参考管理的约束挠性航天器姿态重定向控制算法. 由于挠性模态不能直接测量, 内层设计了模态观测器, 并将观测器观测得到的模态坐标作为内层无约束控制器的输入. 随后, 外层导航模块根据所需满足的约束条件设计了相应的动态路径, 该路径可以根据当前状态以合适的速率收敛到最终状态, 通过跟踪该路径, 航天器姿态就可以在满足约束的情况下快速到达期望位置. 通过构造合适的李雅普诺夫函数, 严格证明了该挠性航天器显式参考管理姿态控制算法的稳定性. 最后, 仿真结果进一步验证所设计算法的约束处理效果与振动抑制能力.

来源：2023年第10期

《控制理论与应用》期刊编辑部

查看控制理论与应用杂志2023年第10期