航天器姿态机动的非线性鲁棒H∞控制：理论与实例验证

本文主要探讨了航天器姿态机动过程中面临的非线性鲁棒$H_\infty$控制问题，特别是在动力学参数存在不确定性和外部干扰的情况下。作者周燕茹和曾建平针对这一挑战，提出了创新的控制策略。 首先，他们对航天器的姿态模型进行了适当的处理和假设，将其转化为一个具有凸多面体不确定性的多项式型状态空间方程。这种模型考虑到了实际系统中参数变化的复杂性，使得控制设计更为精确。多项式型的状态空间模型允许利用现代控制理论中的非线性分析工具，如Lyapunov稳定性理论，来确保系统的稳定性。 接着，作者结合平方和(SOS)理论，这是一种在非线性控制设计中广泛应用的技术，它能够将复杂的不等式约束转化为多项式形式，从而简化求解过程。通过这种方式，他们建立了非线性状态反馈$H_\infty$控制设计的可解性条件。$H_\infty$范式在此处的运用，意味着控制设计旨在同时保证系统稳定性（Lyapunov稳定性）和对外部干扰的抑制能力，即使在参数扰动下也能保持系统的性能。 最后，为了验证新方法的有效性，文中提供了数值仿真实例。通过仿真结果，可以观察到在存在动力学参数摄动和外部干扰的环境下，采用非线性鲁棒$H_\infty$控制方案后，航天器的姿态机动能力得到了显著提升，系统表现出良好的鲁棒性和稳定性。这表明该方法不仅理论上可行，而且在实践中也能够有效地应对实际航天器的姿态控制需求。 本文的贡献在于提供了一种新的非线性控制设计方法，有助于航天器在复杂环境中的姿态机动，为航天器的姿态控制领域的研究者和工程师提供了实用的工具和思路。这个研究对于提高航天器的安全性和可靠性具有重要意义。