【技术实现步骤摘要】
带有挠性附件和液体晃动航天器的自抗扰姿态控制方法
本专利技术属于带有挠性附件和液体晃动航天器姿态控制的设计领域，具体内容涉及到针对带有模型不确定性、航天器挠性附件弹性振动耦合、液体晃动耦合以及扰动的航天器姿态控制问题。
技术介绍
为了使航天器有更好的性能，航天器的结构越来越复杂。一是其主体上的挠性附件已越来越多，这些挠性附件的空间结构大、质量轻、刚度小，容易被激发而产生振动，进而影响姿态控制精度。同时，当贮箱部分充满液体燃料时，由于航天器的平动和转动，会使液体燃料不断晃动，对航天器产生显著的干扰力、干扰力矩和冲击压力，进而对航天器的闭环系统稳定性和姿态控制精度造成影响。1969年ATS-V航天器、2000年NEAR航天器的失效以及2007年SpaceX运载火箭发射失败均是由贮箱内液体燃料晃动所导致。另外，由安装误差、质心横移和伺服机构的虚假摆动造成的扰动力和扰动力矩，外界扰动力和扰动力矩，例如风干扰，以及模型不确定性同样也给控制带来难度。因此，合理、有效地设计控制律实时、自主地处理弹性振动和液体晃动带来的影响...
【技术保护点】
1.一种带有挠性附件和液体晃动航天器的自抗扰姿态控制方法，利用四元数进行姿态角解算和控制律设计；令四元数为
【技术特征摘要】
1.一种带有挠性附件和液体晃动航天器的自抗扰姿态控制方法，利用四元数进行姿态角解算和控制律设计；令四元数为其中，g0为实数单位1的大小，g1为第一个虚数单位的大小，g2为第二个虚数单位的大小，g3为第三个虚数单位的大小；欧拉角的转序为先转偏航角，然后俯仰角，最后滚转角，则姿态角和四元数的关系为：
其中，θ为俯仰角，γ为翻滚角，ψ为偏航角，θ,γ,ψ可量测，四元数与角速度的关系式用如下动态方程描述：
其中，ωbx为本体角速度第一个分量，ωby为本体角速度第二个分量，ωbz为本体角速度第三个分量；
带有挠性附件和液体晃动的航天器角运动动力学方程具有如下形式：
其中，Jb为本体惯量阵，LOk为第k个贮箱的固体与本体的耦合矩阵，mOk为本体第k个贮箱的固体质量对角阵，为LOk矩阵的转置，LFk为第k个贮箱的晃动液体与本体的耦合矩阵，mk为本体第k个贮箱的晃动液体质量对角阵，为LFk矩阵的转置，为本体角加速度，为本体加速度，为第k个贮箱的液体晃动加速度，LFRk为第k个贮箱的晃动液体位移与姿态方程的耦合阵，rsk为第k个贮箱的液体晃动位移，Bri为第i个挠性附件对本体质心的转动耦合矩阵，为第i个挠性附件的模态加速度，n2为贮箱个数，k为1到n2之间的一个整数，i为1到n1之间的一个整数，n1为挠性附件的个数；
本体角速度ωb＝[ωbx,ωby,ωbz]T∈R3为量测量，推力器力矩Mc＝[Mcx,Mcy,Mcz]T∈R3为控制输入且存在控制输入限幅Mcx为推力器力矩的第一个分量，Mcy为推力器力矩的第二个分量，Mcz为推力器力矩的第三个分量，M0为扰动力矩；
影响姿态运动的线运动、挠性附件弹性模态及液体晃动的动力学方程分别如下；
线运动动力学方程为：
其中，mb为本体质量对角阵，Bti为第i个挠性附件对本体质心的平动耦合矩阵，Fc为推力器推力；
挠性附件弹性振动动力学方程为：
其中，为第i个挠性附件的阻尼对角阵，Λi为第i个挠性附件的频率对角阵，为第i个挠性附件的模态速度，qi为第i个挠性附件的模态坐标，mq≥1为弹性模态阶数，为Bri矩阵的转置，为Bti矩阵的转置；
液体晃动动力学方程为：
其中，dsk为第k个贮箱液体晃动阻尼对角阵，Ωsk：第k个贮箱液体晃动频率对角阵，为第k...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄一，钟声，
申请(专利权)人：中国科学院数学与系统科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11
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