一种刚性飞行器的非奇异自适应固定时间姿态镇定方法技术

一种刚性飞行器的非奇异自适应固定时间姿态镇定方法，针对具有集中不确定性的刚性飞行器姿态稳定问题，采用滑模控制方法，再结合自适应技术，设计了非奇异固定时间自适应控制器；非奇异固定时间滑模面的设计不仅保证系统状态的固定时间收敛，而且解决了奇异值问题；另外，自适应更新律用来估计系统总不确定，包括外界干扰和转动惯量不确定的上界，因此总不确定上界信息无需预先知道。本发明专利技术在外界干扰和转动惯量不确定的因素下，实现系统状态的固定时间一致最终有界的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种刚性飞行器的非奇异自适应固定时间姿态镇定方法
本专利技术涉及一种刚性飞行器的非奇异自适应固定时间姿态镇定方法，特别是存在外部干扰和转动惯量矩阵不确定的刚性飞行器姿态镇定方法。
技术介绍
刚性飞行器姿态控制系统在刚性飞行器的健康，可靠的运动中扮演着重要的角色。在复杂的航天环境中，刚性飞行器姿态控制系统会受到各种外部干扰以及转动惯量矩阵不确定的影响。为了有效维持系统的性能，需要使其对外部干扰以及转动惯量矩阵不确定具有较强的鲁棒性。滑模变结构控制作为一种典型的非线性控制方法能够有效改善刚性飞行器的稳定性和操纵性，并且具有较强的鲁棒性，从而提高执行任务的能力。因此，研究刚性飞行器姿态控制系统的滑模变结构控制方法具有十分重要的意义。滑模控制在解决系统不确定性和外部扰动方面被认为是一个有效的鲁棒控制方法。滑模控制方法具有算法简单、响应速度快、对外界噪声干扰和参数摄动鲁棒性强等优点。终端滑模控制是一种可以实现有限时间稳定性的传统滑模控制的改进方案。然而，现存的有限时间技术估计收敛时间需要知道系统的初始信息，这对于设计者是很难知道的。近年来，固定时间技术得到了广泛的应用，固定时间控制方法与现存的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚性飞行器的非奇异自适应固定时间姿态镇定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1，建立刚性飞行器系统的运动学和动力学模型，初始化系统状态以及控制参数，过程如下：1.1刚性飞行器系统的运动学方程为：

【技术特征摘要】
1.一种刚性飞行器的非奇异自适应固定时间姿态镇定方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1，建立刚性飞行器系统的运动学和动力学模型，初始化系统状态以及控制参数，过程如下：1.1刚性飞行器系统的运动学方程为：其中qv＝[q1,q2,q3]T和q4分别为单位四元数的矢量部分和标量部分且满足q1,q2,q3分别为映射在空间直角坐标系x,y,z轴上的值；分别是qv和q4的导数；为qv的转置；Ω∈R3是刚性飞行器的角速度；I3是R3×3单位矩阵；表示为：1.2刚性飞行器系统的动力学方程为：其中J∈R3×3是刚性飞行器的转动惯性矩阵；是刚性飞行器的角加速度；u∈R3和d∈R3是控制力矩和外部扰动；Ω×表示为：1.3转动惯性矩阵J满足J＝J0+ΔJ，其中J0和ΔJ分别表示J的标称部分和不确定部分，则式(4)重新写成：进一步得到：1.4对式(1)进行微分，得到：其中为总不确定的集合，满足且c1,c2,c3为正常数；ΩT为Ω的转置；为qv的二阶导数；为J0的逆；表示为：分别为q1,q2,q3的导数；步骤2，针对外部扰动和转动惯量不确定的刚性飞行器系统，设计所需的滑模面，过程如下：选择非奇异固定时间滑模面为：其中，和sgn(qi)均为符号函数，λ1＞0,λ2＞0,a2＞1，为qi的导数，i＝1,2,3；步骤3，设计非奇异自适应固定时间控制器，过程如下：3.1设计固定时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，谢树宗，孙明轩，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33