[发明专利]一种无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波方法

摘要

本发明涉及一种无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波方法，针对含有的大气阻力力矩、太阳光压力矩、重力梯度力矩、惯量不确定性、执行机构噪声、量测噪声以及模型不确定性项等多源干扰的无拖曳卫星姿态通道；首先，建立含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型；其次，建立外部环境干扰力矩的数学模型；再次，设计针对无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波器；最后，设计最优控制器，进行反馈控制。本发明具有抗干扰能力强、控制精度高等优点，可用于无拖曳卫星姿态通道中。

主权项

一种无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波方法，其特征在于包括以下步骤：首先，建立含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型；其次，建立外部环境干扰力矩的数学模型；再次，设计针对无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波器；最后，设计最优控制器，进行反馈控制；具体步骤如下：(1)建立含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型：x·(t)=Mx(t)+N[u(t)+w(t)+d(t)+dJ(t)]]]>y(t)＝Hx(t)+v(t)其中，x(t)为含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型的状态变量，y(t)为含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型的输出变量，系数矩阵H＝[I3×3 03×3]，无拖曳卫星的标称转动惯量矩阵J0＝diag{J0x,J0y,J0z}，ω0为轨道角速度，u(t)为无拖曳卫星所受到的控制力矩，d(t)为无拖曳卫星所受到的外部环境干扰力矩，dJ(t)为惯量不确定性带来的等价干扰，w(t)和v(t)分别表示无拖曳卫星姿态通道的执行机构噪声和量测噪声；(2)建立外部环境干扰力矩的数学模型：ψ·(t)=Pψ(t)+ξ(t)d(t)=Qψ(t)]]>其中，ψ(t)为外部环境干扰力矩的数学模型的状态变量，P和Q为系数矩阵，ξ(t)为模型不确定性项；(3)建立增广的含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型：x‾·(t)=M‾x‾(t)+N‾[u(t)+w(t)+d(t)+dJ(t)]+G‾ξ(t)y‾(t)=H‾x‾(t)+v(t)]]>其中，系数矩阵(4)设计针对无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波器：x‾^·(t)=M‾x‾^(t)+N‾u(t)+K[y‾(t)-y‾^(t)]y‾^(t)=H‾x‾^(t)]]>其中，为的估计值，为的估计值，K为针对无拖曳卫星姿态通道的抗干扰滤波器的增益矩阵；(5)设计最优控制器，进行反馈控制：u(t)=Lx^(t)-Qψ^(t)]]>其中，L为最优控制器的增益矩阵，为含有多源干扰的无拖曳卫星姿态通道的数学模型状态变量x(t)的估计值，为外部环境干扰力矩的数学模型状态变量ψ(t)的估计值，V为对称正定矩阵，即V＝VT>0，未知矩阵S为下列Riccati方程的解：SM‾+M‾TS-SN‾V-1N‾S+W=0]]>其中，W为对称半正定矩阵，即W＝WT≥0。