王云腾,肖 岩,叶 东,孙兆伟

(哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001)

刚体航天器姿态跟踪控制问题因其在空间任务中的重要作用得到了国内、外学者的广泛关注。针对航天器姿态控制系统的非线性特性,各种非线性控制方法已经在航天器姿态控制问题中得到了应用[1-3]。但是,上述控制方法只能使航天器姿态误差渐近收敛,理论上完成收敛所需的时间是无穷大的,而工程应用中对姿态误差的收敛时间往往是有要求的,因而这些方法的实用性受到了一定限制。为增强控制器的实用性,有限时间控制是一种有效的方法[4-6]。有限时间控制方法可以保证系统在不多于某确定值的时间内完成收敛,但此收敛时间上界与初始条件直接相关。相比之下,固定时间控制的收敛时间上界仅由控制器参数决定,与初始条件无关,可以使设计者在控制器设计期间摆脱初始条件的制约[7-9]。文献[7]使用终端滑模控制方法,实现了刚体航天器的固定时间姿态跟踪控制。文献[8]使用神经网络对航天器所受的外部扰动力矩及自身建模不确定性进行近似逼近,并考虑执行机构饱和与故障的因素,提出了一种固定时间姿态控制方法。文献[9]则采用自适应方法对扰动项和系统建模不确定性进行补偿,考虑执行机构饱和与故障,设计了一个自适应航天器姿态控制器。传统固定时间控制方法的一个主要缺点是收敛时间上界往往与控制器的多个参数存在比较复杂的等式关系。……