[发明专利]充液航天器的固定时间终端滑模鲁棒容错控制方法及装置

权利要求书

1.一种充液航天器的固定时间终端滑模鲁棒容错控制方法，其特征在于，包括：

基于液体晃动的粘性球摆模型，构建充液航天器的耦合动力学模型；

基于固定时间控制策略和自适应控制算法，为所述耦合动力学模型设计鲁棒自适应容错控制策略。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耦合动力学模型包括充液航天器的系统动力学方程、充液航天器的执行器故障模型和充液航天器的姿态动力学方程。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，构建所述充液航天器的系统动力学方程，包括：

确定所述充液航天器的拉格朗日函数L；

根据所述充液航天器的拉格朗日函数L、准坐标下的拉格朗日公式和广义坐标下的拉格朗日公式，确定所述充液航天器的系统动力学方程

其中，L＝T-V_p，T为所述充液航天器的动能，V_p为所述充液航天器球摆运动产生的重力势能；准坐标下的拉格朗日公式为u为作用在所述充液航天器上期望的控制力矩，d(t)为作用在所述充液航天器的外部干扰力矩；广义坐标下的拉格朗日公式为为球摆关于其悬挂点的粘性力矩，c₁、c₂分别表示液体燃料的粘性系数，η为描述液体晃动的广义坐标矢量；m_p为球摆质量，g为所述充液航天器惯性加速度的大小。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述充液航天器的执行器故障模型其中，u为作用在所述充液航天器上的实际控制力矩矢量，u_c为指令控制力矩矢量；D(t)＝diag{e₁,e₂,e₃}描述了所述执行器的效率损失，其对角线元素满足0≤e_i≤1，i＝1,2,3，情形e_i＝0表示第i个执行机构完全失效，不能提供作用于航天器的控制力矩；情形0＜e_i＜1表示第i个执行机构部分失效，但是仍可以提供控制力矩；情形e_i＝1表示第i个执行机构正常工作；表示附加的偏差故障。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述充液航天器的姿态动力学方程其中，ψ为变量，sat(u_c)表示执行器的非线性饱和特性，其形式可以写成sat(u_c)＝Θ(u_c)·u_c，Θ(u_c)＝diag{Θ(u_c1),Θ(u_c2),Θ(u_c3)}，Θ(u_c)是控制向量的饱和度指标，ΔJ为参数不确定矩阵。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述为所述耦合动力学模型设计鲁棒自适应容错控制策略，包括：

为所述耦合动力学模型设计固定时间滑模面和固定时间控制器。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在为所述耦合动力学模型设计鲁棒自适应容错控制策略后，还包括：

验证所述鲁棒自适应容错控制策略的有效性和鲁棒性。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述验证所述鲁棒自适应容错控制策略的有效性和鲁棒性，包括：

采用数值法对所述鲁棒自适应容错控制策略进行仿真，得到仿真结果。

9.一种充液航天器的固定时间终端滑模鲁棒容错控制装置，其特征在于，包括：处理器，所述处理器用于在执行计算机程序时实现如权利要求1-8中任一所述的充液航天器的固定时间终端滑模鲁棒容错控制方法。

10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一所述的充液航天器的固定时间终端滑模鲁棒容错控制方法。