应用变速控制力矩陀螺的卫星姿态机动的非线性控制

摘要

研究了变速控制力矩陀螺(VSCMGs)作为执行机构的卫星多目标快速姿态机动的控制问题.首先建立了以变速控制力矩为执行机构的航天器姿态动力学模型,采用修正罗德里格斯参数描述姿态.在考虑执行机构饱和、机动速率限制、控制带宽限制等情况下,设计了基于Lyapunov 理论的非线性姿态反馈控制器.针对外部干扰引起的控制力矩陀螺的框架角的偏移,采用了磁补偿控制来保持框架角变化在一定范围.以采用VSCMGs为执行机构的某卫星为例进行了数值仿真,结果表明卫星在机动中达到了快速和稳定的要求,提出的非线性姿态反馈控制器有很好的鲁棒性和有效性,磁控很好地抑制了变速控制力矩框架角的偏移.