[发明专利]一种含测量和输入时滞的挠性航天器复合抗干扰控制器

摘要

一种含测量和输入时滞的挠性航天器复合抗干扰控制器，涉及多时变时滞及多源干扰下挠性航天器的姿态控制。首先，建立挠性航天器动力学模型；其次，构造含测量和输入时滞的复合抗干扰控制器，针对由挠性附件振动引起的干扰设计含测量时滞的干扰观测器对其进行估计并前馈补偿，针对范数有界干扰设计状态反馈H∞控制器对其进行抑制；再次，根据3/2稳定性定理设计干扰观测器增益以保证干扰估计误差纯时滞方程的稳定性；最后，基于凸优化算法对含测量和输入时滞的复合控制系统设计状态反馈H∞控制器增益，使系统实现稳定并满足一定的H∞性能。本发明具有抗干扰能力强、便于设计等优点，可用于含测量和输入时滞的挠性航天器姿态控制。

主权项

1.一种含测量和输入时滞的挠性航天器复合抗干扰控制器，其特征在于包括以下步骤：（1）建立挠性航天器动力学模型，写成状态空间形式为：x·(t)=Ax(t)+B[u(t-h(t))+w0(t)]+Bw1(t)]]>其中x(t)=θ(t)θ·(t),]]>x·(t)=θ·(t)θ··(t),]]>A=0100,]]>B=0(J-FFT)-1,]]>w0(t)=F[Cdη·(t)+Λη(t)],]]>θ(t)、η(t)、J、F、C_d、Λ分别是姿态角、姿态角速度、姿态角加速度、挠性附件的模态、模态速率、航天器的转动惯量、挠性附件与本体的耦合矩阵、模态阻尼矩阵、模态刚度矩阵，w₀(t)是由挠性附件振动引起的干扰，w₁(t)是范数有界干扰力矩，u(t-h(t))待设计的控制输入，h(t)是时变的输入时滞，并满足0≤h(t)≤τ_h<∞和τ_h和分别为输入时滞的上界和输入时滞变化率的上界；（2）针对步骤（1）中挠性附件振动引起的干扰w₀(t)，构造含测量时滞的干扰观测器;（3）由步骤（2）得到的干扰w₀(t)的估计值，与状态反馈H_∞控制器相结合，构造含测量和输入时滞的复合抗干扰控制器；（4）根据3/2稳定性定理设计步骤（2）中的干扰观测器增益；（5）根据凸优化算法设计步骤（3）中的状态反馈H_∞控制器增益。