挠性卫星姿态控制：输入饱和与多重不确定性

"具有输入饱和及多不确定性的挠性卫星姿态控制 (2012年) - 厦门大学学报(自然科学版)" 本文主要探讨的是在面临控制输入饱和约束、内外部干扰以及质量特性参数不确定性的情况下，挠性卫星姿态控制的鲁棒控制器设计问题。挠性卫星因其结构中包含大量柔性部件，导致其动力学特性复杂，尤其是在轨道飞行时，由于多种因素（如温差、结构变形）导致的动力学参数变化，以及外部环境（如重力梯度、空气阻力、太阳压力）和内部运动部件产生的干扰，对卫星姿态控制的稳定性和精度带来巨大挑战。 首先，文章采用了近似线性化和等价坐标变换的技术，对挠性卫星系统进行了状态空间描述，这是理解和设计控制器的基础。这种描述方法能够简化复杂系统的分析，使得控制器设计成为可能。 然后，基于状态空间模型，作者设计了一种鲁棒控制策略，该策略考虑了控制输入的饱和限制，即控制器的最大输出不能超过某个阈值，同时能够应对两类不确定性：一类是质量特性参数的不确定性，另一类是内外部干扰。通过理论分析与数值仿真相结合的方式，证明了所设计的控制器能够有效地抑制干扰，适应较大的质量特性参数变化范围。 仿真结果显示，所提出的控制方法具有良好的鲁棒性，能够有效抑制由不确定性和干扰引起的姿态波动，确保卫星姿态的稳定。这表明，这种方法对于提高挠性卫星姿态控制的精度和稳定性具有显著效果，对实际应用具有重要的指导价值。 挠性卫星姿态控制领域的研究始于20世纪60年代末，由Likins和Meirovitch等人奠定了基础。他们的工作为后续的理论和方法发展提供了基础，包括经典姿态控制方法和现代控制技术。随着时间的推移，由于卫星性能和任务需求的提升，控制方法逐渐发展到考虑更多复杂因素，如本文所述的鲁棒控制策略，以适应更严苛的控制环境。 本文提出的控制策略为解决挠性卫星在复杂环境下的姿态控制问题提供了一个有效途径，对于增强卫星的适应性和控制性能具有重要意义。这一研究不仅深化了我们对挠性卫星动力学的理解，也为未来类似系统的控制设计提供了理论支持。