飞轮转速过零时卫星姿态的控制研究

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文中首先提出了当反作用飞轮转速过零时,摩擦力发生非线性变化,控制作用力矩出现不确定性,从而影响卫星的姿态控制性能。通过对姿态动力学的推导,建立了力学模型与数学模型。 然后对线性二次型最优问题进行了介绍,推导出有限时间状态调节器。为了应用于卫星控制,推导出无限时间状态调节器,即最优线性控制律。由于摩擦力矩非线性变化,线性控制律无法保证控制性能的稳定性,为了结决这一问题,加入了补偿函数,得到非线性控制律并进行了渐进稳定性的证明。 最后,在MATLAB上对两种控制律进行了仿真。分别作出了在线性反馈控制力矩和非线性反馈控制力矩作用下的系统响应曲线,对两种方法作了比较分析,得出了非线性反馈控制优于线性反馈控制,前者可以很好的解决摩擦力带来的非线性问题,使得理论得以验证。这里特别比较了对于ε参数变化引起的非线性控制律控制效果的变化,得出了ε取值越小,控制效果越好的结论。
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