专利名称：单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法
技术领域：
本发明涉及 卫星姿态控制技术领域，具体涉及一种单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法。
背景技术：
目前许多卫星需要执行快速机动以及机动后快速稳定的任务，通常对卫星机动指定角度的时间有严格的限制。在卫星执行机构能力一定的情况下，控制算法决定了卫星机动的时间以及稳定后的精度。另外，对于在轨运行的卫星，其转动惯量通常会偏离地面的理论值，如何设计合适的控制器能够在卫星存在惯量拉偏的情况完成快速机动是目前研究的执占。卫星在输入受限、角速度最大值受限的条件下，其姿态机动的时间最优运动形式为开始阶段以执行机构最大能力加速，当卫星角速度达到最大角速度后以该角速度滑行一段时间，然后进入以执行机构最大能力减速阶段，使系统恰好在机动结束时角度、角速度偏差同时控制到零。本发明设计新型滑模控制器，使得在该滑模控制器的作用下，卫星的角速度变化过程尽量接近加速-匀速-减速的形式。并且能够保证卫星惯量拉偏对机动时间的影响很小。
发明内容
本发明的目的是提供一种单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法，以解决现有传统变结构控制器不适用于快速机动卫星，以及传统变结构控制器设计方法不具通用性的问题。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是所述方法包括以下步骤步骤一、卫星的输入力矩设计为如下形式
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V式中，s为变结构控制器的滑模面，T1为中间变量，T1可以表示成T2经过一个惯性环节后的输出，T1具体表达形式如下T-T1+T1 =T1式中，T2为中间变量，可以表示成如下形式
Γ τ 「4,、Kl >Δ_ο] Γ2= 1("<l)
K Ν.|<Δ变结构控制器的滑模面s具体表达式如下
权利要求
1.一种单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法，其特征在于所述方法包括以下步骤步骤一、卫星的输入力矩设计为如下形式
2.根据权利要求I所述单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法，其特征在于步骤三中最大机动角速度求解过程如下
3.根据权利要求I或2所述单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法，其特征在于步骤五中公式的推导过程如下
4.根据权利要求3所述单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法，其特征在于步骤四中公式《n = 2 IK的推导过程如下卫星稳定运动状态下能够满足|s< e_，忽略惯性环节T的影响，将控制器的具体表达式带入简化的运动学方程I<Pe=Tc，可以得到卫星稳定运动状态的方程
全文摘要
单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型的建模方法，它涉及卫星姿态控制技术领域。该方法解决现有传统变结构控制器不适用于快速机动卫星，以及传统变结构控制器设计方法不具通用性的问题。所述方法包括以下步骤所述方法包括以下步骤求解a、T、Δ、ε、K、ΔI为需要设计的参数；设计的参数的具体含义为a为减少输入力矩幅值的参数，T为输入段惯性环节的时间常数，其作用增加控制器设计自由度、减少“抖振”，Δ为判断是否进行力矩幅值切换的变量，ε是消除抖振的参数，K为滑模面中姿态角的系数，为滑模面中姿态角的饱和值，ΔI为减少惯量拉偏对姿态控制系统的影响的参数。本发明用于建单轴轮控快速姿态机动卫星的变结构控制模型。
文档编号G05B13/00GK102799105SQ201210327339
公开日2012年11月28日 申请日期2012年9月6日 优先权日2012年9月6日
发明者耿云海, 侯志立, 李诚良, 赵楠楠 申请人:哈尔滨工业大学