基于分区控制的四元数姿态控制策略

"分区四元数姿态控制是一种针对航天器或无人机等刚体姿态控制的创新方法，该方法由张洪华、关轶峰、胡锦昌和王泽国在2015年的《自动化学报》上发表。研究中提出了一种基于四元数误差分区的控制策略，旨在优化姿态控制并应对干扰。" 文章详细阐述了这一控制策略的核心思想，即通过将姿态四元数误差空间划分为不同的区域，设计对应的目标角速度。这种方法有效地将复杂的空间姿态控制问题简化为角速度跟踪问题。在每个区域内，根据角速度跟踪误差，设计了切换类型的抗干扰控制律，以确保在不同状态下的稳定性和响应速度。 作者们还考虑了实际系统中的控制力矩饱和约束，即控制力矩不能无限增大的实际情况。他们所提出的控制策略能够确保在适当参数选择下，不仅使姿态快速收敛，还能满足这些约束条件，从而提高系统的鲁棒性。 为了证明该控制策略的理论有效性，文章采用了相平面分析和Lyapunov函数的方法，严格地证明了闭环系统的全局收敛性。这意味着，无论初始状态如何，系统都能保证稳定并最终达到预定的姿态。 最后，通过数值仿真，研究人员验证了所提控制方案在实际应用中的效能，进一步证明了分区四元数姿态控制在面对干扰和约束条件时的有效性和实用性。关键词包括：分区四元数控制、姿态控制、饱和控制和抗干扰控制。该研究为解决实际工程中的姿态控制问题提供了新的理论依据和设计思路。