[发明专利]可保证航天器瞬态性能的自适应故障补偿控制方法

权利要求书

1.可保证航天器瞬态性能的自适应故障补偿控制方法，包括航天器的自适应故障补偿控制方法，其特征在于：所述航天器控制系统自适应控制方法包括以下步骤：

步骤S1、建立未知扰动和多重不确定执行器故障工况下航天器的数学模型，以数学模型的方式表示扰动和多重不确定执行器故障去情况下对航天器系统控制输入的不确定影响；

步骤S2、建立未知干扰的数学模型；

步骤S3、建立不确定执行器故障的数学模型；

步骤S4、根据步骤S2、步骤S3建立的干扰模型和故障模型，以数学模型的方式表示扰动和故障不确定情况下对航天器系统控制输入的不确定影响，建立未知扰动下和不确定执行器故障情况下航天器的数学模型；

步骤S5、根据步骤S4建立的非线性系统和反馈线性化原理，航天器姿态控制系统参数和故障参数是已知的，经过反馈线性化设计，得到线性化的航天器姿态控制系统由3个线性子系统构成；

步骤S6、构建鲁棒模型参考自适应控制器，减弱干扰对闭环系统的影响，提高系统的瞬态性能；

步骤S7、采用李雅普诺夫函数所设计的综合控制器性能进行检验。

2.根据权利要求1所述的可保证航天器瞬态性能的自适应故障补偿控制方法，其特征在于：所述步骤S6包括以下步骤：

步骤S61、建立线性化系统模型；

步骤S62、设计瞬态性能补偿控制器结构；

步骤S63、设计瞬态性能补偿器u_ci；

步骤S64、根据状态反馈H_∞最优控制理论，为系统设计瞬态性能补偿器u_ci；

步骤S65、假设执行器故障参数已知，分别针对无故障和执行器故障情况设计理想控制器和

步骤S66、通过定义故障指示函数从而得到解决无故障和执行器故障情况的综合控制器v^*(t)；

步骤S67、结合误差和投影算法设计参数自适应更新律，进行设定。

3.根据权利要求2所述的可保证航天器瞬态性能的自适应故障补偿控制方法，其特征在于：所述步骤S7包括以下步骤：

步骤S71、在时间段t∈T₀，T₁)，T₁＝∞，σ＝σ₍₁₎＝diag{0，0，0，0}，没有故障情况下的采用Lyapunov函数法对容错控制器进行检验；

步骤S72、在时间段t∈T₁，T₂)，T₂＝∞，σ＝σ₍₂₎＝diag{1，0，0，0}，执行器u₁发生故障情况下采用Lyapunov函数法对容错控制器进行检验；

步骤S73、在时间段t∈T₂，T₃)，T₃＝∞，σ＝σ₍₃₎＝diag{0，0，0，1}，执行器u₄发生故障情况下采用Lyapunov函数法对容错控制器进行检验。

4.根据权利要求3所述的可保证航天器瞬态性能的自适应故障补偿控制方法，其特征在于：所述步骤S2中，干扰项为多种形式的外部扭矩d(t)＝[d₁，d₂，d₃]^T∈R³，每个分量d_i(t)，i＝1，2，3，建模为其中，c_i0，a_ij，b_ij为任意未知的振幅和相位角，ω_ij为已知频率，干扰模型由参数化的模型表征。

5.根据权利要求4所述的可保证航天器瞬态性能的自适应故障补偿控制方法，其特征在于：所述步骤S3中，引入执行器故障函数σ_j(t)及指示指数j₁，j₂，j₃，j₄，如果第j个执行器发生故障，则σ_j(t)＝1，否则σ_j(t)＝0，故障模型u_j(t)由参数化的模型表征：