基于扩张观测器的航天器无速度旋量信息姿轨一体化控制

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2021年第1期北京时间：

作者：范睿超

单位：范睿超,哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨, 150001,孔宪仁,哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨, 150001,kongxr@hit.edu.cn胡文坤,哈尔滨工业大学 航天学院, 哈尔滨, 150001,钟智雄,闽江学院 计算机与控制工程学院, 福州, 350108

摘要：针对在轨飞行期间无法精确获得速度信息（角速度与质心速度）的情况,设计了基于扩张状态观测器的航天器姿轨一体化控制器.首先给出了基于对偶四元数的航天器姿轨一体运动学与动力学模型；然后针对速度旋量信息缺失的情形并考虑模型参数误差与外界扰动设计了扩张状态观测器,并利用Lyapunov稳定性定理分析观测误差的有限时间收敛性；最后基于该扩张观测器设计航天器姿轨一体快速终端滑模控制器,分析该控制系统的有限时间收敛性,并进行数值仿真验证.

关键词：姿轨一体化控制;对偶四元数;速度信息;扩张状态观测器;有限时间收敛

基金资助：国家自然科学基金（61833009，11972130，61690212）