[发明专利]挠性航天器无角速度测量的姿态控制方法

权利要求书

1.挠性航天器无角速度测量的姿态控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：S1、建立运动学方程和动力学方程；

采用修正型的Rodrigues参数来描述挠性航天器的姿态，并以此为基础的挠性航天器系统数学模型的运动学方程如下：

其中，

另外，ω表示挠性航天器的姿态角速度，σ为修正型的Rodrigues参数向量，为其导数，其反对称矩阵为：

采用混合坐标法对中心刚体带有挠性附件的航天器建立的姿态动力学方程如下：

其中，S(ω)为角速度ω的反对称矩阵，即

J_mb＝J-δ^Tδ表示为主体惯量矩阵，为挠性附件的总速度；u为控制力矩；δ表示为刚体动力学与挠性动力学间的耦合作用矩阵；C、K分别表示为阻尼矩阵和刚度矩阵；

S2、选取滤波器，设计如下的滤波器：

其中，z为与修正型的Rodrigues参数相关的一个无源滤波器，其用于替代角速度的反馈；C_v(s)为一个三维的线性时不变严格正实且严格正则的转移矩阵；

S3、基于无源方法设计控制律：

其中，η表示挠性附件的挠性模态位移，k为增益系数，正定对称矩阵P满足如下的对应于正定矩阵Q的李雅普诺夫矩阵方程：

2.根据权利要求1所述的姿态控制方法，其特征在于：所述姿态控制方法考虑N个弹性模态，其对应的自然角频率为ω_ni，i＝1，2，…，N，对应的阻尼比为ζ_i，i＝1，2，...，N，则

3.根据权利要求1所述的姿态控制方法，其特征在于：C_v(s)的一个任意的最小实现如下：

其中，A₁、B₁、C₁分别表示滤波器z状态空间的系统矩阵、输入矩阵和输出矩阵，存在正定矩阵P₁和Q₁满足如下关系式：

P₁A₁+A₁^TP₁＝-Q₁，P₁B₁＝C₁^T。