基于區(qū)域極點配置H2-H∞控制的微納衛(wèi)星姿態(tài)控制系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著航天技術高速的發(fā)展，衛(wèi)星的應用已經(jīng)在現(xiàn)代通訊、國防建設和科技研究等領域發(fā)揮著越來越重要的作用。微納衛(wèi)星以其重量輕、體積小、技術新、制造周期短等特點，在航天任務中發(fā)揮著重要的作用。微納衛(wèi)星控制的關鍵技術之一是姿態(tài)控制系統(tǒng)設計，國內(nèi)外很多學者在這方面開展了大量研究，并取得了一系列成果。因此，設計有效的控制策略實現(xiàn)對微納衛(wèi)星的姿態(tài)控制已成為航天領域廣泛關注的熱門課題。
　　首先對星體模型的建立，定義了建模過程中的常用坐標系及它們之間

2、的轉(zhuǎn)換關系，選擇歐拉角作為本文姿態(tài)描述參數(shù)進行控制器設計。在此基礎上，建立了以歐拉角描述的衛(wèi)星運動學方程和姿態(tài)動力學方程。
　　其次，考慮影響衛(wèi)星姿態(tài)變化的不確定性主要因素是轉(zhuǎn)動慣量的變化與空間干擾作用，討論不確定性因素產(chǎn)生和處理方法，對衛(wèi)星姿態(tài)模型作了線性化處理。對于微納衛(wèi)星系統(tǒng)，選擇魯棒控制研究不確定性微納衛(wèi)星模型問題。由于模型不確定性，對線性化系統(tǒng)模型進一步處理，得到含不確定性的微納衛(wèi)星姿態(tài)模型。
　　最后，對區(qū)域極點

3、配置、H2/H∞控制和帶有區(qū)域極點配置的H2/H∞控制方法進分別行了研究，根據(jù)Lyapunov穩(wěn)定性定理和Schur補理論，通過變量替換，利用凸優(yōu)化原理，將約束條件轉(zhuǎn)化為一個具有線性矩陣不等式約束的凸優(yōu)化問題。設計了相應的控制器，結合微納衛(wèi)星的數(shù)學模型在MATLAB中進行仿真并通過仿真試驗，驗證設計方案的可行性。
　　結果證明，設計方案可實現(xiàn)微對微納衛(wèi)星姿態(tài)穩(wěn)定控制，衛(wèi)星干擾力矩和轉(zhuǎn)動慣量的變化對其姿態(tài)控制效果幾乎沒有影響;衛(wèi)星的