卫星大角度姿态机动控制的SOS设计

摘要

由于卫星各轴角速度之间是相互耦合的,故当姿态作大角度机动时需要考虑其非线性的动力学特性.此外,表示姿态的运动学微分方程也是非线性的.针对这类非线性系统的控制设计,文章提出了一种采用平方和(SOS)的综合方法.虽然SOS法是一种数值计算的方法,但文中表明设计结果却具有清晰的物理意义.所得的控制律可以视为是非线性版本的PD控制.由于修正Rodrigues参数(MRP)本身特性的关系,控制输入会出现峰值,因而文章提出了一种饱和设计.根据此类姿态系统的无源性本质,可以证明饱和下系统的响应是收敛的.同时,提出了一种利用对角优势的设计思路来减少SOS法的数值误差.SOS法可以求解不容易解析求解的非线性问题,具有广阔的应用前景.