基于剪式陀螺系统的空间飞行器非线性姿态控制

为避免控制力矩陀螺系统奇异,采用三对剪式陀螺垂直安装构形构成一个控制力矩陀螺系统作为空间飞行器姿态控制的执行机构。基于Newton-Euler法推导出剪式陀螺系统操纵空间飞行器姿态运动的精确数学模型,并在此基础上设计空间飞行器大角度姿态机动的非线性控制律,在设计的同时证明系统的稳定性。对剪式陀螺系统进行奇异性分析,分析表明该系统无内部奇异。提出一种剪式陀螺系统在陀螺同步条件下的伪逆操纵律。为提高同步性能和抗扰动能力,基于Lyapunov稳定性理论设计剪式陀螺系统的自适应非线性反馈控制器。仿真验证所设计的控制律和操纵律的有效性以及该陀螺系统驱动空间飞行器进行大角度姿态机动的能力。     

绳系太阳能发电卫星姿态机动的边界控制

针对绳系太阳能发电卫星大角度回转机动时太阳能板的振动抑制问题,提出了主姿态控制和边界最优主动振动控制相结合的复合控制方法。基于Lyapunov方法设计的主姿态控制器不但能够使卫星完成姿态机动,而且能够以太阳能板根部的弯曲力矩作为反馈信息,通过改变太阳能板根部的控制力矩来保证挠性结构振动的衰减性。考虑到绳的单侧饱和非线性特性,用非二次型性能指标代替传统的二次型性能指标设计的边界最优控制器能够进一步抑制挠性结构的振动。设计的同时证明了系统的稳定性及控制器的最优性。将该复合控制方法用于绳系卫星大角度单轴回转机动的仿真研究,仿真结果验证了该控制策略的有效性。