控制理论与应用

作者：夏德银

单位：北京控制与电子技术研究所

关键词：关键词: 欠驱动；航天器；李亚普诺夫函数；姿态控制；反步

摘要：本文提出了一种李亚普诺夫函数的非线性控制方法，用于完成欠驱动刚体航天器(under-actuated rigid spacecraft，UCRS)姿态系统的稳定控制，确保UCRS全程稳定飞行. 首先，根据已知的UCRS系统的动力学模型和利用( , )参数表述的运动学模型，变换得到动力学和运动学的一体化模型；其次，对于有驱动轴输出力矩作用的姿态控制通道，通过分别构造合适的李亚普诺夫函数，推导得到驱动轴控制力矩的耦合等式；再次，通过解算两个驱动轴控制力矩的耦合等式，推导得到驱动轴控制力矩的函数表达式，完成李亚普诺夫函数的非线性控制器(Lyapunov function nonlinear controller，LFNC)设计，确保姿态系统参数的一致收敛；最终，为了检验本文提出的LFNC的性能，进行了数值仿真实验，另外选取了奇异避免的反步控制器(singularity avoidance back-stepping controller，SABSC)进行比较，实验结果表明本文提出的控制器LFNC具有更好的控制性能.

来源：2020年第10期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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