引入角加速度测量的柔性飞行器姿态控制方法

张博伦， 周荻

(哈尔滨工业大学 航天学院， 黑龙江 哈尔滨 150001)

收稿日期：2020-01-05

基金项目：国家自然科学基金项目(61773142)

作者简介：张博伦(1994—),男,博士研究生。E-mail: bolun1104@163.com

通信作者：周荻(1969—)，男，教授，博士生导师。E-mail：zhoud@hit.edu.cn

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导弹等飞行器为了能够顺利地飞向目标，要求目标始终处在飞行器导引头的视场之内。这就需要飞行器的俯仰角ϑ和偏航角ψ分别跟踪视线倾角qε及视线偏角qβ. 现有针对刚体飞行器的姿态控制方法[1-3]并不能实现对于柔性飞行器姿态的跟踪控制。已发表的针对柔性飞行器的姿态控制方法，通常将弹性振动的影响视为模型不确定性或外部扰动，引入干扰观测器对弹性振动引起的扰动进行观测[4-6]，在设计控制律时对弹性扰动进行补偿。Shahravi等[7-8]和Jin等[9]直接设计具有鲁棒性的控制器，对柔性飞行器进行了姿态控制。Gennaro[10]和Zhu等[11]在设计控制律时，没有使用角速度测量信息便可实现对姿态角的控制。此外，使用文献[11]中的方法能同时使得弹性振动最终收敛至0，但是需要在没有外界扰动的情况下才能实现。Hou等[12]提出了一种无模型自适应控制的方法，Qi等[13]将其应用到对柔性飞行器的姿态控制。在角速度测量信息没有受到柔性影响的情况下控制效果理想，但是当测量信息由于弹性振动而不准确时，姿态角也会在指令值附近大幅震荡。此外还有在柔性附件上安装压电器件的方法[14-15]，通过调节输入电压抑制相应柔性附件的振动。以上方法的共同特点是都需要使用刚体姿态角、角速度等信息，并认为其是准确可测的。……