基于ＴＳ模糊區(qū)域模型的航天器姿態(tài)控制

2012年03月27日16:24:09 本網(wǎng)站我要評(píng)論(2)字號(hào)：T | T | T

白圣建，黃新生
國防科技大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院，湖南長沙

摘　　　要：由于燃料消耗和柔性部件展開等原因，撓性航天器的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程存在著參數(shù)的不確定性，因此，研究參數(shù)不確定ＴＳ模糊系統(tǒng)的魯棒控制器設(shè)計(jì)方法，并將其應(yīng)用到平面機(jī)動(dòng)撓性航天器的姿態(tài)機(jī)動(dòng)控制問題。將參數(shù)不確定ＴＳ模糊系統(tǒng)描述為ＴＳ模糊區(qū)域模型，根據(jù)ＰＤＣ原理設(shè)計(jì)了模糊區(qū)域控制器，并用分段Ｌｙａｐｕｎｏｖ法證明了模糊控制系統(tǒng)的全局漸近穩(wěn)定性。將平面機(jī)動(dòng)撓性航天器姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程描述為參數(shù)不確定ＴＳ模糊區(qū)域模型，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了模糊區(qū)域控制器，進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。仿真結(jié)果表明，ＴＳ模糊區(qū)域控制器具有很強(qiáng)的魯棒性，可以實(shí)現(xiàn)撓性航天器的高精度姿態(tài)控制和振動(dòng)抑制。

關(guān)　鍵　詞：撓性航天器；姿態(tài)；模糊控制；模糊區(qū)域；ＴＳ模型

１　引　言
ＴＳ模糊系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析主要采用公共二次Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)法［１］。它要求對(duì)所有的模糊子系統(tǒng)尋找一個(gè)公共的正定矩陣Ｐ，因此需要求解的ＬＭＩｓ數(shù)目較大。較近，文獻(xiàn)［２］針對(duì)前件變量采用三角形隸屬度函數(shù)的ＴＳ模糊系統(tǒng)，將前提變量空間劃分成多個(gè)模糊區(qū)域，從而將ＴＳ模糊系統(tǒng)的全局穩(wěn)定性問題轉(zhuǎn)化為在各模糊區(qū)域上的穩(wěn)定性問題。這在一定程度上減少了需要求解的ＬＭＩｓ的數(shù)目。但是，文獻(xiàn)［２］沒有考慮參數(shù)的不確定性，實(shí)際上，為了進(jìn)行有效的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通常需要將復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)表示成相對(duì)簡單的模型，而這樣的簡化過程必定會(huì)帶來模型參數(shù)的不確定性。此外，某些物理參數(shù)的漂移或隨時(shí)間的未知變化也導(dǎo)致模型參數(shù)的不確定。例如，撓性航天器由于燃料消耗和柔性部件的收／展等原因，其姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程存在著參數(shù)的不確定性。本文基于模糊區(qū)域的概念，研究參數(shù)不確定ＴＳ模糊系統(tǒng)的魯棒控制器設(shè)計(jì)問題。采用分段二次Ｌｙａｐｕｎｏｖ函數(shù)法證明不確定ＴＳ模糊區(qū)域模型的穩(wěn)定性。較后，將撓性航天器的姿態(tài)動(dòng)力學(xué)方程描述成參數(shù)不確定ＴＳ模糊區(qū)域模型，設(shè)計(jì)了模糊區(qū)域控制器對(duì)撓性航天器進(jìn)行姿態(tài)控制和振動(dòng)抑制。

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