[发明专利]基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法及系统

权利要求书

1.基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于步骤如下：

(1)通过星敏感器定姿计算卫星的三轴姿态角，陀螺测量三轴角速度，之后进入步骤(2)；

(2)建立主要挠性模态的姿态控制设计模型，之后进入步骤(3)；

(3)确定航天器的PD反馈控制；

(4)根据步骤(3)得到的PD反馈控制以及步骤(2)建立的姿态控制设计模型，计算得到系统闭环特征方程，之后进入步骤(4)；

(5)建立增广矩阵模型，之后进入步骤(6)；

(6)根据步骤(5)建立的增广矩阵模型，确定鲁棒Hinf控制器，进而确定控制器的增益矩阵K₁₁，K₁₂，K₂₁，K₂₂；

(7)根据步骤(6)得到的K₁₁，K₁₂，K₂₁，K₂₂，动态输出反馈控制器，进而实现指向控制。

2.根据要求1所述的基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于：所述三轴姿态角是指滚动姿态角、俯仰姿态角和偏航姿态角。

3.根据要求1所述的基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于：所述步骤(2)建立主要挠性模态的姿态控制设计模型为：

其中，M＝X,Y,Z，分别表示卫星的滚动轴、俯仰轴和偏航轴；I_M为M轴的转动惯量，为M轴的转动角度，为的二阶导数；为M轴上的控制力矩，为X轴相对质心的转动耦合系数向量，q_iM为挠性附件模态分量，为模态频率矩阵，T_dM为干扰力矩，ξ_i为挠性频率，N_M为模态阶次。

4.根据要求1所述的基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于：所述步骤(3)确定航天器的PD反馈控制为：

其中，K_p,K_d分别为待设计的比例和微分控制参数，和分别为和的拉氏变换，s为变换因子。

5.根据要求1所述的基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于：所述步骤(4)系统闭环特征方程为：

6.根据要求1所述的基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于：所述步骤(5)建立增广矩阵模型为：

v(t)＝C₁x(t)+D₁₁w(t)+D₁₂u(t)

其中，v(t)分别为状态变量、辅助变量；w(t)为扰动变量；

B₁＝0_5×1，C₁＝[0 0 1 0 0]，

D₁₁＝0，D₂₁＝1，

其中，T₁,T₂,D₁为期望乘性模型扰动界函数的系数。

7.根据要求6所述的基于特征结构配置的鲁棒Hinf航天器指向控制方法，其特征在于：期望乘性模型扰动界函数的系数T₁,T₂,D₁为：

满足条件

σ_max(·)表示·的最大特征值，其中，