3D刚体摆姿态控制的能量方法

摘要

将地球静止轨道(GEO)航天器简化为一刚体与固定支点联结并具有三个转动自由度的刚体摆模型(3D刚体摆)，该模型为一新型的广义3D刚体摆模型。3D刚体摆有两种平衡的姿态，即悬垂姿态和倒立姿态。本文针对3D刚体摆运动姿态提出了一种基于无源性的控制方法，通过分析动力学特性，利用无源性理论证明其符合无源性条件。其次，从系统的能量角度出发，研究了3D刚体摆在悬垂平衡位置的稳定性。基于李亚普诺夫方法导出基于能量法的控制律，使3D刚体摆在其平衡位置达到渐进稳定。文末通过仿真实验验证所提方法的有效性。