霍　星,　张爱华,　秦玉平

(渤海大学 工学院, 辽宁 锦州 121013)



轮控过驱动刚体航天器姿态机动与约束控制分配

霍星,张爱华,秦玉平

(渤海大学 工学院, 辽宁 锦州 121013)

针对过驱动航天器系统转动惯量未知与姿态机动控制的问题，考虑执行机构的动态响应特性，设计了反步法的鲁棒自适应控制器。利用Lyapunov方法分析其系统的稳定性，提出基于约束最优二次规划的算法，实现期望指令到冗余飞轮的指令分配，引入一个松弛变量扩展优化解集，证明了分配后控制力矩的平稳性和能量的最优性。采用Simulink软件对某型轮控刚体航天器的姿态机动任务进行了仿真研究。结果表明，该方法能够实现快速和高精度控制过驱动航天器姿态。

航天器; 反作用飞轮; 自适应反步法; 约束控制分配

0　引　言

过驱动航天器姿态控制系统在外部干扰及不确定情况下的可靠性、稳定性,以及自主运行能力,一直是航天控制的目标。针对此问题,学者进行了大量的研究,主要有反馈控制、最优控制、滑模变结构控制、自适应控制等鲁棒控制算法及其组合方法[1-4]。其中反步法[5]在处理非线性问题上具有较强的优势,被航天器姿态控制研究者所关注。例如文献[6]针对自旋刚体航天器设计基于反步法的最优控制器,解决了逆最优控制问题。文献[7]利用航天器和行星探测器在高轨道承受的太阳光压力矩,基于非线性自适应反步法设计姿态机动控制并考虑了参数的不确定性。文献[8]利用航天器的跟踪误差方程基于有效的反步控制方法设计的姿态跟踪控制器,能实现快速机动和控制力矩受限。……