基于模糊控制的深空探测器不确定姿态控制方法设计

在空间探测任务中,探测器的姿态控制是保证各项任务完成的基础,虽然探测器的着陆控制技术已日趋成熟,但地外起飞阶段的姿态控制研究还相对较少.本文设计了一种适用于深空探测器在外星不确定性环境下起飞时的模糊控制器,通过对姿态角与角速度进行分档模糊化处理降低计算量;建立将姿态角和角速度映射到输出力矩的模糊控制规则;根据模糊规则输出的模糊量,通过去模糊化得到控制器的开关状态输出,实现对探测器姿态的快速有效控制.利用数值仿真测试了控制器的控制效果,以及在起飞初始姿态和发动机安装存在偏差时的鲁棒性,在ADAMS环境下对探测器起飞过程进行物理仿真.结果表明,相比于经典PD控制方法在实际模型与理想模型有差别时导致的控制发散,该控制器在参数不确定下具有更强的鲁棒性,满足了深空探测器自主起飞时对姿态控制的需求.