[发明专利]基于自抗扰控制技术的碎片抓捕后轨道转移控制方法

权利要求书

1.一种基于自抗扰控制技术的碎片抓捕后轨道转移控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立抓捕后组合系统的动力学模型，根据抓捕后组合系统的运动方程，通过引入虚拟控制量U，将抓捕后组合系统的每一个通道解耦为单输入-单输出的子控制系统；

步骤二：根据每个子控制系统的控制模型，设计非线性动态补偿控制律；

步骤三：设计每个通道的自抗扰控制器，包括跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律，以得到每个通道的虚拟控制量；

步骤四：根据每个通道的虚拟控制量，得出所需的实际控制量。

2.根据权利要求1所述的基于自抗扰控制技术的碎片抓捕后轨道转移控制方法，其特征在于，步骤一中，对于抓捕后组合系统，其动力学模型方程如下式：

MvMωvTMqvTMωvMωMqωTMqvMqωMqv·0bEω·0bEq··+CvCvωCvqCωvCωCωqCqvCqωCqv0bEω0bEq·=τvτωτq;---(1)]]>

选取状态空间：

x=p0bΘ0bq,v=v0bEω0bEq·;---(2)]]>

其中，p_0b为航天器质心位置，Θ_0b代表航天器姿态的欧拉角，和为航天器的线速度和角速度，q为操纵机构的关节位置；τ_v是由推进器所产生的作用于航天器的力，τ_ω是由推进器动量陀螺或反作用轮所产生的作用于航天器的力矩，τ_q是操纵器力矩；

将该抓捕后组合系统动力学方程写为如下状态空间方程形式：

x··1=f1(x1,x·1,...,xm,x·m)+b11u1+...+b1mumx··2=f2(x1,x·1,...,xm,x·m)+b21u1+...+b2mum...x··m=fm(x1,x·1,...,xm,x·m)+bm1u1+...+bmmumy1=x1,y2=x2,...,ym=xm;---(3)]]>

假设多输入-多输出系统是m输入-m输出系统，控制量的放大系数b_ij是状态变量和时间的函数矩阵可逆；

将控制量之外的模型部分f(x₁，x₂，...，x_m)＝[f₁ f₂ ... f_m]^T称作动态耦合部分，把部分称作静态耦合部分；

记x＝[x₁ x₂ ... x_m]^T，f＝[x₁ x₂ ... x_m]^T，u＝[u₁ u₂ ... u_m]^T，并引入虚拟控制量则系统状态方程变为：

x··=f(x,x·,t)+Uy=x;---(4)]]>

在这个系统中的第i通道的输入输出关系为：

x··i=fi(x1,x·1,...,xm,x·m,t)+Uiyi=xi;---(5)]]>

每一个通道的虚拟控制量U_i与被控输出y_i之间是单输入-单输出关系，即第i通道的被控输出y_i和虚拟控制量之间U_i已经被完全解耦了，而则是作用于第i通道上的扰动总和；

只要有控制量y_i的目标值且y_i能被测量，那么在U_i和y_i之间嵌入一个自抗扰控制器就完全能够让y_i达到目标在控制向量U与输出向量y之间并行地嵌入m个自抗扰控制器能实现多变量系统的解耦控制；系统动态耦合作用的各分量在解耦控制中被当作各自通道上的扰动总和来被估计并补偿掉。