快速抗缠绕航天器姿态有限时间故障容错控制

本文探讨了航天器在外部干扰和执行器故障情况下实现有限时间姿态跟踪控制的问题。作者Bing Huang、Ai-jun Li、Yong Guo、Chang-qing Wang和Jin-hua Guo提出了两种抗缠绕的有限时间姿态跟踪控制策略，他们利用旋转矩阵和滑模控制技术来克服这些挑战。第一种控制方案引入了一种快速终端滑动表面，它能够在保证姿态跟踪任务的同时有效抑制外界干扰，实现了有限时间内的稳定控制。这种设计避免了传统连续控制方法可能出现的“缠绕”现象，即系统状态在接近目标时无法保持稳定，而是无限趋近但无法达到。 第二种控制器着重于提高系统的鲁棒性，当执行器出现故障时，能够保持一定程度的控制性能，确保航天器仍能朝着预定的姿态命令进行有限时间追踪。为了确保理论分析的有效性和实用性，论文进行了严谨的数学分析和证明，确保了提出的控制方法不仅理论上可行，而且在实际应用中是有效的。 文中关键词包括：有限时间控制、缠绕问题、容错控制、终端滑模控制以及旋转矩阵。数据接收日期为2017年10月16日。数值仿真结果被用来验证这两种控制算法的有效性，展示了它们在复杂动态环境中的稳健性和性能优越性。这对于航天器的飞行控制具有重要意义，尤其是在面对不确定性和设备故障时，能够确保航天器的安全和任务的成功完成。通过结合先进的控制理论和工程实践，这篇论文为航天器的姿态控制提供了一个重要的解决方案。