汪飞舟 贾庆贤 王继河 张德新 邵晓巍

上海交通大学航空航天学院，上海200240



控制输入受限的挠性航天器有限时间姿态控制

汪飞舟 贾庆贤 王继河 张德新 邵晓巍

上海交通大学航空航天学院，上海200240

针对控制输入受限的挠性航天器有限时间姿态控制问题，提出一种将姿态路径优化和终端滑模控制相结合的方法。首先，为了解决控制受限以及挠性附件的振动问题，对航天器姿态机动路径进行了优化设计。其次，基于终端滑模控制思想，设计了一种有限时间控制器，利用Lyapunov稳定性理论证明了挠性航天器姿态控制系统的全局稳定性。最后的仿真结果表明，所设计的姿态控制器不仅保证了挠性航天器能在有限的时间内完成姿态机动，而且对空间环境干扰和挠性附件振动具有较强的鲁棒性。 关键词 路径优化；高斯伪谱法；终端滑模控制；挠性航天器

航天技术的迅猛发展和各种复杂空间任务的需求对航天器姿态机动控制的性能要求越来越高。为了减轻航天器的质量、降低发射成本并提高航天器在轨寿命，现代航天器向越来越轻型化、柔性化的方向发展。现代航天器通常采用中心刚体附带挠性附件的结构，该结构的特点是刚体的姿态运动和附件的振动存在强烈的耦合作用，因此给挠性航天器的控制带来了挑战。另一方面，在轨航天器必然受到各种太空干扰力矩的影响，主要包括重力梯度力矩、太阳光力矩、磁力矩等干扰因素，并且随着燃料的消耗以及挠性附件的振动导致航天器的转动惯量具有不确定性和时变性。……