未知时变惯量航天器自适应姿态跟踪容错控制

针对存在未知时变惯量不确定性、执行机构衰退故障和外部干扰力矩的非刚体航天器系统,研究了航天器自适应姿态跟踪容错控制问题,结合非线性鲁棒控制方法、自适应方法、容错控制理论和参数估计方法,提出了一种鲁棒自适应姿态跟踪容错控制器。所设计的控制器克服了执行器故障、惯量不确定性以及外界干扰对系统稳定性的影响,保证了航天器姿态及角速度能够跟踪上时变的期望状态,实现了跟踪误差系统最终一致有界稳定。最后通过数字仿真验证了所提方法的有效性,并且与已有方法进行了对比,说明了所提方法的优越性。

航天器有限时间自适应姿态跟踪容错控制

非刚体航天器存在时变的惯量、执行器完全失效或衰退故障以及外界干扰的情况,提出一种有限时间自适应姿态跟踪容错控制方法。首先,基于有限时间理论和自适应方法,设计惯量不确定性自适应估计项和外界干扰参数自适应估计项进行系统补偿,克服惯量不确定性和抑制外界干扰;然后,基于容错控制和双幂次方法,设计一种自适应有限时间姿态跟踪容错控制算法,并且利用Lyapunov稳定性理论证明所提算法能够保证航天器姿态跟踪系统实际有限时间稳定;最后,对仿真结果进行验证。结果表明:所提有限时间姿态跟踪容错控制方法是有效的。

航天器姿态机动优化容错控制

针对存在未知时变惯量不确定性、外部干扰力矩和执行机构衰退故障的非刚体航天器系统,研究了非刚体航天器自适应优化容错控制问题。首先,为了根据误差变量优化控制增益,设计一种动态增益调整函数实时优化控制增益;然后,基于非线性鲁棒控制方法、动态增益函数调整方法、自适应方法、容错控制理论与参数估计方法,提出一种新颖的自适应优化姿态跟踪容错控制器。所设计的控制器克服了执行器故障、惯量不确定性以及外界干扰的影响,保证航天器姿态及角速度能够跟踪时变的参考轨迹,实现跟踪误差系统最终一致有界稳定;最后,数字仿真结果验证了所提出方法的有效性,而且与已有控制方法相比,该方法具有更高的控制精度和稳定性。