[发明专利]挠性航天器无角速度测量的姿态控制方法

摘要

本发明提出了一种挠性航天器无角速度测量的姿态控制方法，采用修正型的Rodrigues参数来描述挠性航天器的姿态，建立基于修正型的Rodrigues参数的运动学方程，并采用混合坐标法对中心刚体带有挠性附件的挠性航天器建立姿态动力学方程。针对修正型的Rodrigues参数描述的挠性航天器的姿态控制系统模型，通过引入一种无源滤波器去替换角速度信息，从而设计一种基于状态反馈的无角速度测量的姿态控制律。本发明解决了挠性航天器在飞行过程中需要实时的角速度传感器的测量数据才能实现航天器姿态的稳定控制问题，完成挠性航天器的高鲁棒性控制。仿真实验证明本发明中的无角速度测量的姿态控制方法具有良好的鲁棒性。

主权项

1.挠性航天器无角速度测量的姿态控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1、建立运动学方程和动力学方程；采用修正型的Rodrigues参数来描述挠性航天器的姿态，并以此为基础的挠性航天器系统数学模型的运动学方程如下：其中，另外，ω表示挠性航天器的姿态角速度，σ为修正型的Rodrigues参数向量，为其导数，其反对称矩阵为：采用混合坐标法对中心刚体带有挠性附件的航天器建立的姿态动力学方程如下：其中，S(ω)为角速度ω的反对称矩阵，即J_mb＝J‑δ^Tδ表示为主体惯量矩阵，为挠性附件的总速度；u为控制力矩；δ表示为刚体动力学与挠性动力学间的耦合作用矩阵；C，K分别表示为阻尼矩阵和刚度矩阵；S2、选取滤波器，设计如下的滤波器：其中，z为与修正型的Rodrigues参数相关的一个无源滤波器，其用于替代角速度的反馈；Cv(s)为一个三维的线性时不变严格正实且严格正则的转移矩阵；S3、基于无源方法设计控制律：其中，k为增益系数，正定对称矩阵P满足如下的对应于正定矩阵Q的李雅普诺夫矩阵方程：