文献类型：期刊文章

作　　者：梁捷[1,2] 郭龙[3] 秦开宇[1] 陈力[4]

机构地区：[1]电子科技大学航空航天学院 [2]中国空气动力研究与发展中心 [3]中国人民解放军73311部队 [4]福州大学机械工程及自动化学院

出　　处：《载人航天》

基　　金：国家高技术研究发展计划(863计划)(2015AA7055041);国家自然科学基金(11372073);四川省应用基础项目(2016JY0210)

年　　份：2017

卷　　号：23

期　　号：3

起止页码：297-305

语　　种：中文

收录情况：CSCD、CSCD2017_2018、JST、RCCSE、ZGKJHX、普通刊

摘　　要：针对空天飞机再入飞行阶段存在模型参数不确定和外部扰动情况下的姿态跟踪控制问题,分析、建立了考虑地球自转的空天飞机六自由度动力学模型;以此为基础,利用非线性三阶扩张状态观测器可实时在线估计姿态角速度和系统扰动的显著优点,导出了适用于控制系统设计的数学模型;利用该模型,设计了一种基于非线性三阶扩张状态观测器的快速光滑终端滑模控制算法。然后,基于李雅普诺夫理论,严格证明了系统的稳定性。控制算法利用快速光滑终端滑模控制无需惯常终端滑模控制所需的控制量系数矩阵的求逆计算,提高了控制算法的计算实时性;同时,采用光滑滑模趋近律能够在有限时间内收敛到滑模面且有效地消除抖振,对系统的参数摄动及扰动具有很强的自适应性。仿真结果表明,相比基于非线性三阶扩张状态观测器的传统非线性反馈控制算法,文中所提出的控制算法调整时间短,超调量小,并且具有良好的跟踪精度,具有一定的工程应用价值。

关 键 词：空天飞机 考虑地球自转  非线性三阶扩张状态观测器  参数不确定 快速光滑终端滑模控制  抖振

分 类 号：V448]