基于ＴＳ模糊区域模型的航天器姿态控制

2012年03月27日16:24:09 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

白圣建，黄新生
国防科技大学机电工程与自动化学院，湖南长沙

摘　　　要：由于燃料消耗和柔性部件展开等原因，挠性航天器的姿态动力学方程存在着参数的不确定性，因此，研究参数不确定ＴＳ模糊系统的鲁棒控制器设计方法，并将其应用到平面机动挠性航天器的姿态机动控制问题。将参数不确定ＴＳ模糊系统描述为ＴＳ模糊区域模型，根据ＰＤＣ原理设计了模糊区域控制器，并用分段Ｌｙａｐｕｎｏｖ法证明了模糊控制系统的全局渐近稳定性。将平面机动挠性航天器姿态动力学方程描述为参数不确定ＴＳ模糊区域模型，在此基础上设计了模糊区域控制器，进行了数值仿真分析。仿真结果表明，ＴＳ模糊区域控制器具有很强的鲁棒性，可以实现挠性航天器的高精度姿态控制和振动抑制。

关　键　词：挠性航天器；姿态；模糊控制；模糊区域；ＴＳ模型

１　引　言
ＴＳ模糊系统的稳定性分析主要采用公共二次Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数法［１］。它要求对所有的模糊子系统寻找一个公共的正定矩阵Ｐ，因此需要求解的ＬＭＩｓ数目较大。较近，文献［２］针对前件变量采用三角形隶属度函数的ＴＳ模糊系统，将前提变量空间划分成多个模糊区域，从而将ＴＳ模糊系统的全局稳定性问题转化为在各模糊区域上的稳定性问题。这在一定程度上减少了需要求解的ＬＭＩｓ的数目。但是，文献［２］没有考虑参数的不确定性，实际上，为了进行有效的控制系统设计，通常需要将复杂的动态系统表示成相对简单的模型，而这样的简化过程必定会带来模型参数的不确定性。此外，某些物理参数的漂移或随时间的未知变化也导致模型参数的不确定。例如，挠性航天器由于燃料消耗和柔性部件的收／展等原因，其姿态动力学方程存在着参数的不确定性。本文基于模糊区域的概念，研究参数不确定ＴＳ模糊系统的鲁棒控制器设计问题。采用分段二次Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数法证明不确定ＴＳ模糊区域模型的稳定性。较后，将挠性航天器的姿态动力学方程描述成参数不确定ＴＳ模糊区域模型，设计了模糊区域控制器对挠性航天器进行姿态控制和振动抑制。

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