[发明专利]一种空间拦截器鲁棒姿态控制方法

权利要求书

1.一种空间拦截器鲁棒姿态控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立飞行器姿态模型；

步骤2，设计鲁棒非线性姿态稳定控制器；

步骤1具体过程如下：

步骤1.1，姿态动力学模型

考虑外部扰动力矩，一个刚体飞行器的姿态动力学模型由下式描述

式中，J＝diag[J_x J_y J_z]表示体坐标系下的名义转动惯量矩阵；ω＝[ω_x ω_y ω_z]^T是体坐标系下角速度向量；u＝[T_x T_y T_z]^T是控制力矩，可由反作用控制推进器产生；F(t)是外部扰动力矩向量，操作符号ω×作用在ω＝[ω_x ω_y ω_z]^T上形成反对称阵：

步骤1.2，欧拉角描述的姿态运动学模型

飞行器的姿态运动采用欧拉角描述的数学模型；用θ表示俯仰角，ψ表示偏航角，γ表示倾斜角，采用ψ→θ→γ(2→3→1)转序得到欧拉角描述的姿态运动学方程

步骤2，设计鲁棒非线性姿态稳定控制器，具体过程为：

定义向量x₂＝[θ ψ γ]^T，x₃＝[ω_x ω_y ω_z]^T，x₁＝∫x₂dt∈R³，

总的姿态稳定系统表示成

式中

定义

z₁＝x₁，z₂＝x₂-α₁，z₃＝x₃-α₂

式中，α₁和α₂是虚拟控制量，可以得到

令

α₁＝-c₁x₁

式中，c₁是一个正常数；可以得到

令

式中，c₂是一个正常数；可以得到

设为F的估计值，F的估计误差为假设外部扰动力矩F(t)变化缓慢，取为系统构造一个Lyapunov函数

对上式沿着系统求导可得

设计鲁棒非线性姿态稳定控制器

式中，c₃和c₄是正常数，

从而可以得到