[发明专利]基于复合扰动观测器的航天器多源干扰随机模型预测控制方法

权利要求书

1.基于复合扰动观测器的航天器多源干扰随机模型预测控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立航天器的姿态动力学模型，将姿态动力学模型转换为状态空间下连续时间的航天器姿态动力学模型；

步骤1中，通过修正罗德里格斯参数将航天器姿态动力学模型转化为拉格朗日形式的航天器姿态动力学模型；将拉格朗日形式的航天器姿态动力学模型转化为状态空间下连续时间的航天器姿态动力学模型；

步骤1中，所述状态空间下连续时间的航天器姿态动力学模型为：

其中：

为x(t)的导数，d_s(t)为随机扰动，d_o(t)由如下外部系统产生的：其中w(t)是外部系统的辅助状态，和是已知合适维数的矩阵；

步骤2，将状态空间下连续时间的航天器姿态动力学模型进行离散，得到航天器姿态动力学的离散时间模型，并获得航天器受到的概率性状态约束和控制量约束；

步骤2中，所述航天器姿态动力学的离散时间模型为：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+Gd_f(k)+Gd_o(k)+Gd_s(k) (5)

其中

式(5)中航天器受到概率性的状态约束和控制量约束为：

其中，Pr表示概率；b_x、b_u、h_x、h_u是给定的向量；l_x和l_u是介于0和1之间的概率值；

步骤3，设计复合抗干扰观测器，并将受到的概率性状态约束和控制量约束转换为确定性状态约束和控制量约束；

步骤3中，所述确定性的状态约束和控制量约束为：

其中，

其中，δ_f为给定参数；Φ_x＝A+BK；K为控制器增益；

步骤3中，所述复合抗干扰观测器为：

其中，是辅助扰动的观测值；是外部扰动的观测值；是未知非线性的观测值；v_w(k)和v_f(k)是辅助变量；L_w和L_f是观测器的增益；e_wf(k)为观测误差；

步骤4，结合复合抗干扰观测器、确定性状态约束和控制量约束获得对航天器控制量；

步骤4中，航天器的控制量为：

其中，u(k)为航天器的控制量；为标称系统控制量；为标称系统状态量；

式(17)中，通过求解下述优化问题得到：

约束为

其中，(k+i|k)代表k时刻对k+i时刻的预测，为最优的模型预测控制量，且有为预测状态量，为预测控制量，为终端状态约束集合；

式(17)需满足：

其中，Q，R，和P为权值矩阵。