输入饱和约束下的多模态液体晃动航天器姿态控制

"宋晓娟，闫玉龙，岳宝增等人发表的论文《考虑输入饱和约束的多模态液体晃动充液航天器姿态机动控制》探讨了在输入限制条件下，液体晃动的航天器如何进行姿态机动的控制问题。文章通过将液体燃料晃动等效为多模态弹簧质量系统，利用动量矩守恒建立动力学模型，并设计了自适应滑模控制器以应对系统的不确定性、随机性以及输入饱和约束。论文中还运用Lyapunov方法分析了控制器的稳定性和滑动模态的存在性。该研究对于理解和解决充液航天器的大角度姿态机动控制具有重要意义。" 本文主要研究了在输入饱和约束下，液体晃动的充液航天器如何执行姿态机动任务。航天器中的液体燃料晃动被视为一个多模态弹簧质量等效系统，这种等效方法有助于简化复杂动态的建模。研究人员利用动量矩守恒原理，推导出了充液航天器的耦合动力学方程，这一步对于理解系统的行为至关重要。 在处理这类欠驱动动力学系统时，由于存在未知和随机因素，航天器的惯性矩阵和外部扰动会带有不确定性及随机性。为了解决这个问题，作者设计了一种自适应滑模控制器。这种控制器能够适应系统的不确定性，并在输入受限的情况下仍然能有效地控制航天器进行大角度的姿态机动。滑模控制策略的优势在于其鲁棒性，即使在参数变化或存在干扰时也能保持良好的性能。 通过Lyapunov稳定性理论，作者证明了在考虑输入饱和约束的条件下，所设计的滑模控制器能够确保系统的稳定性和滑动模态的存在性。这一分析对于控制器的实际应用提供了理论基础。 数值仿真结果显示，所提出的动力学模型和控制方法在应对液体晃动、输入饱和以及不确定性等方面表现出了良好的准确性和有效性。这一研究不仅在理论上深化了对充液航天器动力学和控制的理解，也为实际航天任务中的姿态控制提供了新的解决方案。 关键词涵盖了动力学与控制、充液航天器、液体晃动、自适应滑模控制、姿态机动和输入饱和，表明该研究涵盖了多个关键领域，对于从事航天工程和控制理论的研究人员具有较高的参考价值。