航天器姿态控制：滑动模态与时间尺度下的高性能策略

本文探讨了"应用滑动模态和时间尺度分离的航天器姿态控制"这一关键主题，发表在2007年12月的武汉大学学报(工学版)第40卷第6期。作者唐超颖，来自南京航空航天大学自动化学院，研究的核心内容是通过时间尺度分离技术来优化航天器的姿态控制策略。 在该研究中，作者将航天器的状态分解为两个子系统：一个慢子系统，负责控制姿态角，另一个快子系统，关注姿态角速度。这种分解有助于构建内外两个控制回路，外回路主要负责跟踪预定的姿态角目标，而内回路则确保姿态角速度的精确控制。滑动模态理论在此起到了关键作用，因为它允许设计PI类型的滑动平面，这是一种能够有效处理系统非线性和不确定性、提高系统动态性能的控制方法。 作者依据Lyapunov稳定性分析，推导出了两个子系统的变结构控制律，这是一类能够在系统接近设定的稳定状态时自动调整控制输入的策略。这种方法的优势在于它具有较强的抗扰动能力，能够有效地应对航天器在运行过程中可能遇到的大幅值和高频外部干扰。与传统的控制方法相比，采用滑动模态和时间尺度分离的控制方案展现出更高的精度和鲁棒性，这对于保证航天器的姿态稳定性和安全性至关重要。 文章的关键词包括“变结构控制”，“滑动模态”以及“时间尺度”和“姿态控制”，这些词汇揭示了研究的核心技术和应用领域。整个研究工作不仅对航天器工程领域的控制理论有所贡献，也为实际操作中的航天器姿态管理提供了一种创新且有效的控制策略。通过本文，读者可以深入了解如何运用滑动模态和时间尺度分离的思想优化复杂系统的设计和控制性能。