非线性QFT方法及其在卫星姿态控制中的应用

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要定量反馈理论(QFT)属于一种鲁棒控制器的设计方法，它针对当对象具有不确定性情况下，如何利用反馈信息设计出满足一定要求的控制器。在实际中QFT是在系统复杂性和性能指标之间折衷的反馈设计。本文首先概述QFT方法及QFT目前的研究状况及其发展。接下来对LTI/SISO系统的QFT方法作了详细地介绍和深入的研究。介绍了QFT方法涉及的基础知识，就控制系统的结构、对象模板、指标边界、控制器的整形和前置滤波器的设计等QFT设计的主要问题进行了研究。然后详细介绍了非线性系统的QF

2、T方法，基本的思想是用一个不确定的线性时不变对象和干扰来代替非线性不确定对象。本文研究了两类非线性系统，一类是跟踪问题的综合;一类是使对象输出为零的综合。针对这两类系统有两种技术:第一类技术是SCHAUDER技术;第二类是HOMOTOPIC技术。论文将QFT方法应用到“风云一号”卫星姿态控制系统设计中。对“风云一号”卫星建立完整的姿态动力学模型，并进行合理的化简，得到便于分析和设计用的时域和频域模型。对俯仰通道运用线性QFT方法设计控制器，仿真分析控制器的可靠性。在线性系统的基础上，针对执行机构(动量

3、轮)存在的饱和非线性特性，研究控制器对于非线性系统的适用性。关键词QFT(定量反馈理论);非线性;不确定性;卫星姿态控制哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractQFT(quantitativefeedbacktheory)isarobustcontrollerdesignmethod.Thequestionishowtousefeedbacktosatis勿performanceofsystemwiththecontrolleduncertaintyplant.Inreality,QFTisaf

4、eedbackdesignwhichcantrade-offbetweencomplexityandspecificationsofthesystems.InthepaperQFTmethod,researchstatusanddevelopmentatthepresenttimearesynopticalintroduced.AdetailedrecommendationanddeepdiscussionoftheQFTdesignmethodispresentedthen.Theprinciple

5、knowledgeofQFTisintroduced.ThemainproblemsofQFTdesign,suchasthestructureofcontrolsystem,theplanttemplate,boundsofspecifications,loopshapingandpre-filtershapingareinvestigated.TheQFTmethodsfornonlinearplantisalsointroduced,thepointisusingalinear/timeinva

6、riantplantanddisturbancetoreplaceanonlinear/timevariantplant.Twononlinearsystemsareinvestigated,oneissynthesisfortrackingspecifications,anotherissynthesisforzeroingtheplantoutput.Therearetwotechniquesaboutthesetwosystems:firstistheSCHAUDERtechnique;seco

7、ndistheHOMOTOPICinvarianttechnique.TheQFTisappliedtosatelliteatitudecontrolsystem.Firstly,thecompletedynamicsmodelofsatelliteisestablished.Thesimplifiedlinearmodelisderivedforanalysisanddesignofthecontrolsystem.UsingQFT,arobustcontrollerisdesignedforthe

8、pitchchannel,andthedesignresultsisproved妙thesimulationFinally,thesaturationcharacteroftheactuatorisaddedtocontrolsystem,andtheadaptationofcontrollertononlinearsystemisdiscussed.KeywordsQFT(QuantitativeFeedbackTheory);Nonlinear;Un