岳宝增 李晓玉

(北京理工大学 宇航学院, 北京 100081)

引言

现代航天器大角度姿态机动及轨道机动往往是以六个自由度的平动及姿态运动建模.此时系统的非线性运动方程中六个自由度的平动和旋转运动是动态耦合、高度非线性的. 而且,未知的环境力矩会对航天器产生外部扰动,机动时的燃料晃动和消耗会使航天器的惯性矩阵和质量特性发生变化,导致参数不确定.因此,控制系统应该能够考虑外部干扰并适应质量分布的变化[1-3].

自适应控制器能够修正自身特性以适应运动及扰动动态特性变化[4].由于现代航天器控制系统存在参数不确定及外部干扰,因而自适应控制器具有重要的实际意义.许多应用中(如轨道和大角度机动),航天器的惯性矩阵可能存在较大的模型误差,因此提出了自适应控制.机动过程中,系统的惯量矩阵将由于燃料消耗(或者燃料晃动及流体结构耦合动力学[1-3])或部件连接的改变而发生变化,因此控制器的设计必须有效克服这种变化对航天器的影响.自适应反馈控制可以解释并解决航天器跟踪目标轨道的问题[3].由于控制律具有六阶动态补偿器形式,因而无需知道航天器惯量或者质心位置.文献[5]研究了具有惯性不确定性及外部干扰的非线性航天器系统的姿态稳定问题.在应用滑模控制器控制闭环系统的状态变量时,需要自适应律预估干扰.对具有执行偏差及质量未知的刚体航天……