PDF《!＂012345》

航!空!学!报! #$%&

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5 @ A 等* 1+ 利用滑模控制中的切换控制项研究 了姿态跟踪过程中的输入饱和问题) 但上述滑模姿态控制算法存在着两个问题&

第一( 为了确定切换增益以满足滑模到达条件( 需 要事先知道外部干扰以及惯量阵不确定性的上界 信息)但在实际应用中( 这些上界一般难以或无 法确定)而采用保守设计方法( 即选择足够大的 切换增益来保证滑模的到达条件( 会带来严重的 抖振问题)第二( 设计过程关注更多的是滑模段 的系统性能( 很少考虑到达段的系统动态)例如( 文献* ! + 中为了获得最优意义下的切换增益而采 用的性能指标函数就是在滑模段定义的( 但却并 未考虑到达段的姿态参数和角速度变化) 为了解决第!个问题( 有关学者提出了自适 应滑模控制! - '

./ 方法* % ( ++ )和传统滑模控制 事先确定的常值切换增益不同( 自适应滑模控制 中的切换增益是通过自适应算法实时更新的( 这 样就去除了对外部干扰和惯量阵不确定性上界的 先验要求)由于其直观易行的特点( 自适应滑模 控制已在姿态控 制问题中得到应用* ! ( ! ,+ )由于理想滑模在工程应用中无法实现( 滑模段的滑模 函数值无法精确为零( 继而会导致切换增益的持 续增加并最终无界)因此( 目前对自适应滑模控 制的研究主要集中在如何解决上述参数漂移问题 上( 并出现了诸如9

5 B C 2修正* ! 1+ 和死区法* ! %+ 等有 效措施)但是( 除了参数漂移问题外( 现有自适应 滑模控制还存在着过度适应问题)即使不存在参 !丛炳龙等&

刚体航天器姿态跟踪系统的自适应积分滑模控制 / % ( ! ! 数漂移现象! 如( 在理想滑模的条件下 ( 自适应算 法所得到的切换增益也远远大于控制所需值)目 前这一问题尚未得到很好的解决)最近( ;

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2 F 等* ! )+ 对过度适应问题展开了研究( 并提出两种减 小自适应滑模控制切换增益的方法)但是这两种 方法仅能减小滑模段的切换增益( 在到达段过度 适应问题仍然存在) 另一方面( 为了调节系统在到达段的动态( 相 关学者提出 了趋 近律* ! $ + , 时变滑模控制* ! *+ 和积分滑模控制* ! + + 等方法)特别地( 时变滑模控制和 积分滑模控制能够使得系统状态从一开始就位于 滑模面上( 实现了全局滑模)此时( 闭环系统对于 匹配干扰和参数不确定性具有全局鲁棒性)在此 情况下( 闭环系统响应完全取决于相应的滑模函 数动态( 因此可以通过设计适当的滑模函数来满 足系统性能要求) 在上述研究的基础上( 本文以刚体航天器姿 态跟踪系统设计为背景( 开展自适应滑模姿态跟 踪控制算法研究( 对造成过度适应问题的原因进 行详细的分析( 以期解决自适应滑模控制中的过 度适应问题) !!刚体航天器姿态跟踪问题描述 考虑下述刚体航天器姿态运动方程* , + &

! G HI G ! G J# @ H#

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式中&

!#$ , ! , 为航天器惯量阵# G #$ , 为航天器 的惯性角速度向量# 上标 ! - ! 表示反对称矩阵算 子且对于任一, I !向量 ! &