一种基于T-S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法技术

本发明专利技术提出了基于T‑S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法。首先，通过T‑S模糊模型对在轨卫星飞轮产生的非线性振动干扰进行建模，构造T‑S模糊干扰观测器对飞轮振动产生的干扰进行估计并抵消；其次，通过设计故障诊断观测器对系统中的时变执行器故障进行估计，并且在复合控制中进行重构；最后，将T‑S模糊干扰观测器和故障诊断观测器、鲁棒H∞/H2状态反馈控制器以及凸优化算法结合，构造复合分层抗干扰容错控制器并求解控制增益和观测器增益，在保证系统安全稳定的基础上提高了控制精度。本发明专利技术具有对干扰的鲁棒性强，可靠性高，便于设计等优点，可用于航天器或卫星的姿态控制系统等。

【技术实现步骤摘要】
一种基于T-S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法
本专利技术属于航天器姿态控制技术，具体为一种基于T-S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法。
技术介绍
卫星是一个涉及通信技术、导航与控制、电子电路技术、热力学、材料学、软件技术等多个领域复杂的系统工程。随着现代航天技术的快速发展，卫星所需承担的科研任务也越来越多样化，因而对卫星姿态控制系统的性能要求也越来越高。卫星姿态控制系统不可避免地会受到弹性附件振动、建模误差、测量噪声等干扰的影响。此外，卫星在轨运行的时候受到高真空、强辐射的太空环境影响等，致使卫星姿态控制系统的性能下降。因此在工程界对抗干扰问题的研究一直是控制领域研究的热点。干扰通常可以分为线性模型描述的谐波干扰、高斯/非高斯干扰、范数有界干扰以及中立稳定系统产生的干扰。为了提高系统的抗干扰能力，工程界于20世纪80年代提出了基于干扰观测器控制(DOBC)方法，其基本思想是设计观测器估计外部干扰，并且在前馈通道里加以补偿。但是，对于那些不规则，无规律的干扰，现有的DOBC干扰建模方法便不再适用，此时迫切需要找出一种新的建模方法。著名的T-S模糊系统是由学者Takagi和Su本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于T‑S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法，其特征在于，具体方法为：步骤1、构建卫星姿态控制系统中多源干扰模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于T-S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法，其特征在于，具体方法为：步骤1、构建卫星姿态控制系统中多源干扰模型：其中，x(t)∈Rn×1表示可测状态变量，Rn×1表示n×1维向量，系统阵A∈Rn×n，Rn×n表示n×n维实矩阵空间；d0(t)∈Rm×1表示可建模干扰，Rm×1表示m×1维实矩阵空间；u(t)∈Rm×1表示控制输入，F(t)∈Rm×1表示执行器的时变故障；B0∈Rn×m表示控制输入通道的增益矩阵，d1(t)∈Rm×1表示能量有界等价干扰，其范数B1∈Rn×m为范数有界干扰的增益矩阵；m、n均为自然数；步骤2、针对卫星姿态控制系统中卫星飞轮产生的非线性振动干扰进行T-S模糊建模，并根据建立的振动干扰模型设计T-S模糊干扰观测器；针对卫星姿态控制系统中执行器时变故障，设计故障诊断观测器；针对卫星姿态控制系统中存在的能量有界等价干扰，构造鲁棒H∞/H2状态反馈控制器；步骤3、根据T-S模糊干扰观测器、故障诊断观测器、鲁棒H∞/H2状态反馈控制器，设计复合分层抗干扰容错控制器并利用凸优化算法求解T-S模糊干扰观测器控制增益、故障诊断观测器增益以及鲁棒H∞/H2状态反馈控制器增益。2.根据权利要求1所述的基于T-S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法，其特征在于，步骤2中针对卫星飞轮产生的振动干扰进行T-S模糊建模，建立的模型具体为：其中，d0(t)表示飞轮振动干扰，σ(t)表示能量有界干扰，B2表示能量有界干扰σ(t)的增益阵，r表示模糊规则的数量，n表示模糊规则数目，ω(t)表示模型的状态变量，(Wj,Vj)是第j个子系统的参数矩阵，θ＝[θ1,θ2,...θn]，且hj(θ)满足σj(θ)表示T-S隶属度函数。3.根据权利要求1所述的基于T-S模糊建模的卫星姿态抗干扰容错控制方法，其特征在于，步骤2中设计的T-S模糊干扰观测器具体为：其中，表示振动干扰d0(t)的估计值，表示变化率有界的执行器故障F(t)的估计值，表示模型状态变量...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹松银，杭斌，裔扬，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32