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文献综述
一、研究目的与意义航天器是人类进行太空活动、探索宇宙、执行空间任务的载体.自第一颗人造地球卫星成功发射以来, 航天技术呈现出雨后春笋般的发展态势, 极大而深刻地影响了人们生活的诸多方面.航天器动力学与控制的研究有助于为航天器各阶段的平稳可靠运行提供重要的理论依据与工程经验在航天技术的发展中起到举足轻重的作用.随着航天器技术的迅速发展与形式的多样化, 其功能与构造日趋复杂, 技术需求不断发展, 所涉及的研究领域逐渐扩大[1]。
航天器姿态控制系统是航天器最基础的控制单元之一,其与轨道控制系统互相耦合,是航天器执行空间任务的基础保障。
随着航天技术的进步与应用的深化,空间任务朝向复杂化、多约束、自主化、网络化等方向发展[2] 。
现代控制理论是建立在状态空间法基础上的一种控制理论,基本方法是时间域方法,其对非线性时变系统有很好处理能力,十分符合航天器姿态控制的控制模型,其中滑模变结构控制[3]由于对外部干扰及内部参数不确定性具有很强的可控性,因此,被广泛应用在航天器姿态控制系统的设计之中。
现代控制理论中的LQG方法、LTR方法[4]在航天器的姿态稳定控制实际运用中也取得了优异的性能效果。
在航天器姿态稳定控制系统设计中,外界干扰不可忽略,如重力干扰,太阳光压和气动阻力等,同时在轨飞行的航天器由于本体能源的消耗,必定会导致控制算法中的航天器标称值改变,因此作为控制算法研究的理论模型参数必会出现不确定性。
为了研究如何处理外界干扰以及参数不确定性,鲁棒控制[5]被许多学者提出,并且也成功运用在航天控制领域,H∞控制方法[6]就是典型且应用最多的一种。
航天器是一个复杂的系统工程,由于天器设计的特殊性、航天器产品的不可修性(指航天器在轨道上)和航天器的工作境等许多因素,可靠性设计是航天器设计一个重要组成部分,可靠性指标[7]是航天器性的一个重要方面。
从单纯追求航天器的能到重视和注意航天器的综合效能的转型应该对航天器的性能和可靠性、安全性等面进行系统综合和同步设计。
