基于高阶滑模变结构的挠性航天器大角度姿态机动控制研究.pdf

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1、上海AER()SPACE航天SHANGHAI第33卷2016年第3期文章编号：10061630(2016)03—004807基于高阶滑模变结构的挠性航天器大角度姿态机动控制研究于亚男1，胡存明1，贺从园1，李克勇2(1．上海航天控制技术研究所，上海201109；2．上海机电工程研究所，上海201109)摘要：考虑转动惯量不确定性和外界干扰条件下．对基于高阶滑模变结构的挠性航天器大角度姿态机动控制进行了研究。用四元数描述航天器的姿态运动学方程，为消除一阶滑模变结构控制律中因符号函数切换产生的高频抖振，用超螺旋算法设计了二阶滑模变结构控制

2、器。超螺旋算法包括控制律的不连续时间导数和滑模变量的连续函数两部分，保证滑模相对阶次为2，无需滑模变量的时间导数信息，用连续的超螺旋控制律替代符号函数的切换部分，实现了二阶滑模变结构控制。仿真结果表明：算法对姿态机动控制力矩抖振的抑制作用明显，在相同的扰动和转动惯量不确定性条件下．基于超螺旋算法的二阶滑模变结构控制对挠性附件的振动抑制能力更强，抗干扰能力和鲁棒性更优。关键词：挠性航天器；大角度姿态机动；姿态控制；挠性振动；高阶滑模变结构控制；超螺旋算法；连续函数；抖振；抗干扰；鲁棒性中图分类号：V448．22文献标志码：ADOI：10

3、．19328／j．cnki．10061630．2016．03．008VariableStructureControlStudyforLarge—AngleAttitudeManeuverofFlexibleSpacecraftBasedonHighOrderSlidingModeYUYa—nanl。HUCun—ruin91，HECongyuanl，IAKe—yon92(1．ShanghaiInstituteofSpaceflightControlTechnology，Shanghai201109．China2．ShanghaiElec

4、troMechanicalEngineeringInstitute，Shanghai201109，China)Ahstract：Thevariablestructurecontrolstudyforlarge—angleattitudemaneuverofflexiblespacecraftbasedonhighorderslidingmodewasstudiedundertheuncertainlyofrotationalinertiaandouterdisturbanceinthispaper．Theattitudekinemat

5、icequationofthespacecraftwasexpressedbyquaternion．Toeliminatethechatteringproblemcausedbvfunctionswitchinginoneordervariablestructurecontrol1aw．thetWOordervariablestructurecontrollerwasdesignedbysuper—twistingalgorithm．Thesuper—twistingalgorithmincludedtWOpartswhichwere

6、discontinuoustimederivativeinthelawandcontinuousfunctionofslidingmodevariable．TherelativeorderWaSguaranteedtobe2．Therewasnoneedfortimederivativeofslidingvariable．Thesymbolicfunctionwassubstitutedbysmoothingcontinuoussuper—twistingcontrollaw．The2ordervariablestructurecon

7、trolwasimplemented．Thesimulationresultsshowedthatthe2ordercontrollawproposedperformedwellinsuppressionofchatteringforcontroltorqueinattitudemaneuver．The2ordervariablestructurecontrolbasedonsupertwistingalgorithmhadbetterabilityofvibrationsuppress，anti—disturbanceandrobu

8、stnessunderthesameuncertaintyofrotationalinertiaandouterdisturbance．Keywords：Flexiblespacecraft；I．arge—angleat