拦截卫星轨道控制：鲁棒H2/H∞方法与输入限制

"这篇文章是2012年9月发表在《控制理论与应用》杂志上的科研论文，由邓涨、孙兆伟和仲惟超合著，主要研究了拦截卫星在轨道拦截任务中面对不确定参数和外部干扰时的鲁棒H2/H∞控制策略。" 在控制理论中，H2控制和H∞控制是两种重要的分析和设计控制系统的工具。H2控制关注的是系统的稳态性能，它通过最小化系统输出的能量平方和来设计控制器，以达到良好的滤波和减振效果。而H∞控制则更侧重于系统的抗干扰能力，旨在确保系统在存在未知干扰的情况下仍能保持稳定运行，其目标是使系统对最大干扰的增益小于某个预设值。 针对拦截卫星的轨道控制问题，论文作者考虑了多种复杂因素。首先，他们承认了系统参数的不确定性，这是实际工程中常见的问题，由于制造误差、环境变化等因素，卫星的实际参数可能与理论模型有所偏差。其次，外界干扰，如地球大气阻力、太阳辐射压力等，这些不可预测的因素会对卫星的轨道产生影响。此外，论文还考虑了控制输入的限制，这意味着控制器的输出不能超过一定的物理极限，这在实际卫星控制中是非常关键的考虑因素。 在构建相对运动轨道模型的基础上，作者提出了包含所有这些因素的约束条件，并将控制器设计问题转化为一个凸优化问题。通过线性不等式技术，他们找到了控制器存在的充分条件，这意味着在满足这些条件下，一定可以找到一个有效的控制器。这种方法的优点在于，凸优化问题是可解的，且能保证找到全局最优解，从而确保设计出的控制器既能保证系统的稳定性，又能满足各种约束。 仿真结果验证了该控制器的有效性，它可以使系统在各种不确定性下保持稳定，并且对外部干扰有较好的抑制作用。这种鲁棒的控制策略对于提高拦截卫星的任务成功率和应对复杂环境变化具有重要意义。 关键词：轨道控制、鲁棒H2/H∞控制、不确定性、外界干扰、控制输入受限 这篇论文提供了拦截卫星在面临不确定性参数和外部干扰时的先进控制策略，通过利用H2/H∞理论，设计出了能够在有限时间和控制输入受限条件下确保系统稳定性和抗干扰性的控制器。这一研究成果对航天工程特别是拦截卫星任务的控制策略设计有着深远的影响。