[发明专利]自适应有限时间姿态控制模型获取方法

说明书

一种自适应有限时间姿态控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法,建立含有外部干扰、量化输入的飞行器动力学模型和姿态模型，定义状态变量测量误差，基于飞行器的模型和测量误差，得到由测量状态定义的系统模型,利用加幂积分法，引入滑模微分器估计部分信号的微分，得到飞行器的自适应有限时间量化控制器设计方案，针对带有量化输入的飞行器系统，提供一种自适应有限时间量化控制方法，提高系统的控制精度，且收敛速度快的特点，因此实现了在航天器的控制方案以减少通信量而不影响稳定性和控制性能。

技术领域

本发明涉及一种自适应有限时间姿态控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法，尤其是主要应用于模块化飞行器的姿态控制一种自适应有限时间姿态控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法。

背景技术

近年来，模块化航天器受到重视，模块化航天器采用模块化开放式网络架构，利用即插即用系统的基本思想，将航天器的各个组件模块化而进行组装，可以降低航天器成本，加快组装速度，利于有缺陷或过时的部件轻松拆卸和更换，模块化航天器的核心技术是无线数据通信和无线电力传输，它与笨重、庞大、不灵活的传统电缆互连不同，在此技术下，航天器的所有功能部件都相互独立，并通过低成本无线网络连接，但是，负责执行器模块和控制模块之间的数据传输的无线网络的带宽和计算能力是有限的，因此，如何设计航天器的控制方案，以减少通信量而不影响稳定性和控制性能是非常重要的。

发明内容

本发明的客体是一种自适应有限时间姿态控制模型获取方法，

本发明的客体是一种自适应有限时间姿态控制模型获取系统，

本发明的客体是一种自适应有限时间姿态控制器，

本发明的客体是一种自适应有限时间姿态控制方法。

为了克服上述技术缺点，本发明的目的是提供一种自适应有限时间姿态控制模型获取方法及系统、控制器和控制方法，因此实现了在航天器的控制方案以减少通信量而不影响稳定性和控制性能。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种自适应有限时间姿态控制模型获取方法，其步骤是：

建立含有外部干扰、量化输入的飞行器动力学模型和姿态模型，

定义状态变量测量误差，基于飞行器的模型和测量误差，得到由测量状态定义的系统模型，

利用加幂积分法，引入滑模微分器估计部分信号的微分，得到飞行器的自适应有限时间量化控制器设计方案。

由于设计了上述步骤，针对带有量化输入的飞行器系统，提供一种自适应有限时间量化控制方法，提高系统的控制精度，且收敛速度快的特点，因此实现了在航天器的控制方案以减少通信量而不影响稳定性和控制性能。

本发明设计了，建立在CPU中的运行状态方程组，包含有一下内容：

建立含有外部干扰、量化输入的飞行器动力学模型和姿态模型：

其中σ＝[σ₁，σ₂，σ₃]^T，ω分别表示系飞行器的姿态和角速度，J＝diag{J₁，J₂，J₃}为惯量矩阵，为外部干扰，||d(t)||≤κ，q(u(t))＝[q(u₁(t))，q(u₂(t))，q(u₃(t)]^T为量化输入，I₃为单位矩阵，s(σ)＝[0σ₃-σ₂；-σ₃0σ₁；σ₂-σ₁0]。量化器算子定义为