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卫星在轨故障中,姿态控制系统故障发生次数最多,尤其是执行机构和敏感器故障。因此研究卫星姿态容错控制是非常有意义的。卫星姿态容错控制所涉及的动力学系统的非线性程度很高,并且系统参数变化范围大。而线性变参数(LPV)系统,通过系统参数的变化来体现系统的时变特性和非线性,适用于处理存在参数大范围变化的时变系统。基于此,本文针对卫星执行机构存在乘性故障的姿态容错控制问题,研究基于LPV模型的鲁棒变增益容错控制,主要内容包括以下几个部分。 建立合适的卫星姿态运动学方程和姿态动力学方程,为控制器的设计提供系统模型。根据执行机构故障的特点,对执行机构故障进行分类并建立每种故障的模型。 设计基于LPV模型的鲁棒变增益PID容错控制。针对执行机构发生乘性故障的卫星姿态控制系统,建立仿射参数依赖形式的不确定LPV模型,并设计使闭环系统仿射二次稳定的保性能变增益 PID容错控制。采用仿射二次稳定降低了基于二次稳定控制算法的保守性,保性能控制器保证闭环系统具有一定的鲁棒性能。 设计基于LPV模型的鲁棒变增益方差容错控制。针对执行机构发生乘性故障的卫星姿态控制系统,建立多胞形的不确定LPV模型,设计使闭环系统具有给定上界的稳态状态方差和区域极点约束的鲁棒变增益方差容错控制。限定闭环系统的稳态状态方差的上界可以保证系统具有所期望的性能;限定系统的极点位置范围可以保证系统瞬态特性的品质。此外,由于工程实际中,执行机构的输出常常受到一定约束,同时设计能量最优的控制器也是非常有意义的,故在鲁棒变增益方差容错控制的基础上,进一步研究输入受限的鲁棒变增益方差容错最优控制。