10、卫星受扰姿态跟踪控制与永磁电磁制动存储性能研究

卫星受扰姿态跟踪控制与永磁电磁制动存储性能研究

卫星受扰姿态跟踪控制

卫星在执行特定任务时对姿态有一定要求，因此卫星姿态控制近年来一直是热门话题。传统的欧拉角方法在处理卫星姿态问题时会有复杂的计算，而基于四元数的方法能避免这些问题，所以在航天器姿态控制领域得到广泛应用。不过，四元数描述卫星姿态存在双值问题，采用误差四元数法可以避免姿态控制中最终姿态表达的非奇异问题。

多数现有方法在处理卫星姿态跟踪问题时会将系统转换为一阶形式，这会使系统系数和变量的物理意义消失，且无法保证闭环系统的全局稳定性。因此，提出了一种针对一般全驱动二阶非线性系统的直接参数控制方法，该方法能使控制器在高阶系统上稳定，同时能完全自由地实现额外的系统特性。

卫星姿态模型

• 基本模型 ：四元数可避免奇异问题和复杂的三角函数计算，常用于描述卫星姿态动力学和运动学方程。在惯性坐标系下，刚性卫星姿态的动力学方程为：
  • (J \dot{\omega} = -\omega\times J\omega + u + d)
  • (\dot{q} = \frac{1}{2}(q\times + q_0I_3)\omega)
  • (\dot{q}_0 = -\frac{1}{2}q^T \omega)
    其中，(\omega = [\omega_1 \omega_2 \omega_3]^T \in R^3)是角速度向量，(u = [u_1 u_2 u_3]^T \in R^3)是输入控制转矩向量，(J = diag(J_x, J_y, J_z))是转动惯量矩阵，(d)是干扰转