欠驱动刚体航天器奇异避免的反步姿态控制

为了完成欠驱动刚体航天器(UCRS)姿态系统的稳定控制,使得UCRS全程稳定飞行,本文提出了一种奇异避免的反步控制(SABSC)方法.首先,对于已知的UCRS系统的动力学模型和利用(w, z)参数表述的运动学模型,本文通过构造合适的李雅普诺夫函数,推导得到了两个驱动轴角速度理想的函数表达式,确保了姿态系统参数的一致收敛;其次,在理想姿态角速度的基础上,借助于重构期望的李雅普诺夫函数,设计得到了奇异避免的反步控制器;最终,为了检验本文提出的SABSC的性能,进行了数值仿真实验,实验结果表明本文提出的控制器具有较好的控制性能.     

欠驱动航天器李亚普诺夫函数非线性姿态控制

摘要：本文提出了一种李亚普诺夫函数的非线性控制方法,用于完成欠驱动刚体航天器(under-actuated rigid spacecraft,UCRS)姿态系统的稳定控制,确保UCRS全程稳定飞行. 首先,根据已知的UCRS系统的动力学模型和利用( , )参数表述的运动学模型,变换得到动力学和运动学的一体化模型;其次,对于有驱动轴输出力矩作用的姿态控制通道,通过分别构造合适的李亚普诺夫函数,推导得到驱动轴控制力矩的耦合等式;再次,通过解算两个驱动轴控制力矩的耦合等式,推导得到驱动轴控制力矩的函数表达式,完成李亚普诺夫函数的非线性控制器(Lyapunov function nonlinear controller,LFNC)设计,确保姿态系统参数的一致收敛;最终,为了检验本文提出的LFNC的性能,进行了数值仿真实验,另外选取了奇异避免的反步控制器(singularity avoidance back-stepping controller,SABSC)进行比较,实验结果表明本文提出的控制器LFNC具有更好的控制性能.