挠性航天器多目标鲁棒姿态控制的DPSO算法实现

王梦菲，张军,*

1. 北京控制工程研究所, 北京 100190 2. 空间智能控制技术国家级重点实验室，北京 100190

由于未建模动态和建模的不确定性，标称模型下设计的控制器在实际中性能会出现偏差。在轨时航天器常受到内外干扰作用，特别是带有大型挠性子结构的现代航天器，其挠性结构易受干扰激发产生振动，严重影响姿态指向精度和稳定度，甚至导致航天器失稳，如美国的Explore I[1]。因此，大型挠性航天器高精度、高稳定度姿态控制是一个热点问题也是控制界的难题。

文献[2-4]研究了经典PID控制方法在挠性航天器姿态控制中的应用；当模型存在不确定性、未建模模态发生振动以及耦合振动发生变化时，其控制性能下降，且PID控制对外部干扰的鲁棒性也有待加强。文献[5]针对结构振动，基于状态反馈设计了时间最优的LQR控制器，但不适合高频范围内未建模模态的振动抑制，且不能满足模型不确定性时的鲁棒控制。文献[6]改进了自适应滑模控制方法，最大限度地减少了不确定性、扰动和柔性动态坐标测量等带来的困难，并在一定程度上改善了滑模控制固有的抖振现象。文献[7]证明了基于姿态角和角速度的反馈对于大范围摄动的稳定性，并针对含参数不确定性和未建模动态的姿态控制系统，设计了基于线性矩阵不等式(linear matrix inequality, LMI)的鲁棒H∞控制器。文献[8]针对挠性航天器姿态机动问题，以姿态达到目标角度且保持稳定的时间为适应度值，将粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法与黄金分割控制等结合，设计了一种离线控制器；……