一种含盘绕式伸展臂微小卫星的自适应滑模控制方法

专利主权项内容

1.一种含盘绕式伸展臂微小卫星的自适应滑模控制方法，其特征在于，含盘绕式伸展臂的微小卫星由和盘绕式伸展臂相连接的刚体主星、顶部子星组成，基于卫星姿态控制器设计基于状态反馈的自适应滑模控制器，其特征在于，控制方法包括以下步骤；步骤1：建立盘绕式伸展臂在展开过程中的转动惯量不确定性模型。基于时变惯量矩阵描述盘绕式伸展臂的展开过程，将顶端子星等效为质量点m，盘绕式伸展臂的长度为时变标量l(t)，卫星的惯量矩阵表示为：其中J＝diag(J, J, J)表示在展开过程中的平台转动惯量；/>表示顶端子星相对平台在x或y轴方向的转动惯量；以及J＝diag(1, 1, 0)。s00102031惯量矩阵对时间求导，可得：步骤2：建立基于单位四元数的含盘绕式伸展臂微小卫星姿态动力学方程，使用单位四元数描述航天器的本体坐标系相对于惯性坐标系的姿态，表示方式为式中，q和q分别为四元数的标量部分和矢量部分，相对于欧拉角的表示方式避免了奇异现象。0v步骤3：基于卫星姿态控制系统设计基于状态反馈的自适应滑模控制器，利用状态反馈方法，根据系统状态Q、ω设计自适应估计律：e式中，表示矩阵J的向量形式；/>和/>表示对未知惯量的估计；σ、η、η和η表示自适应控制律的设计参数；s表示滑模面算子。0012根据系统状态Q、ω设计的自适应增益矩阵为：eK＝diag(βS(q)ω)-ω×diag(ω)0eK＝βJS(q)ω-ω×Jω11e1利用得到的未知参数估计值，本方法所设计的滑模控制器表示为：式中，α, β＞0为控制器增益，且满足条件