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第1章 绪论1

1.1引言1

1.2航天器姿态容错控制研究现状4

1.2.1姿态被动容错控制4

1.2.2姿态主动容错控制5

1.2.3姿态鲁棒容错控制6

1.3航天器姿态跟踪控制研究现状7

1.3.1存在不确定转动惯量的姿态控制7

1.3.2外部干扰抑制控制8

1.3.3鲁棒姿态跟踪控制工程技术11

1.4执行机构存在不确定性的姿态控制研究现状12

1.4.1执行机构安装偏差问题研究现状12

1.4.2执行机构故障问题研究现状15

1.5姿态跟踪有限时间/快速机动控制研究现状20

1.5.1姿态大角度快速机动工程技术20

1.5.2有限时间姿态跟踪控制方法21

1.6控制分配技术研究现状23

1.6.1静态控制分配24

1.6.2动态控制分配25

1.6.3可重构控制分配25

1.6.4基于控制分配的航天器姿态容错控制26

第2章 航天器姿态控制系统数学模型与预备知识27

2.1引言27

2.2预备知识及相关引理28

2.3航天器姿态控制系统数学模型29

2.3.1航天器姿态描述方法29

2.3.2航天器姿态运动学方程32

2.3.3航天器姿态动力学方程33

2.4航天器姿态跟踪数学模型33

2.4.1执行机构故障34

2.4.2推力器故障与安装偏差的数学模型39

2.5支持向量机相关知识42

2.5.1支持向量机分类技术42

2.5.2支持向量机回归理论43

第3章 执行机构故障的过驱动航天器姿态稳定控制45

3.1引言45

3.2基于有限时间故障估计的姿态容错控制46

3.2.1有限时间观测器设计47

3.2.2姿态容错控制器设计49

3.2.3基于时序最优控制分配方法设计50

3.2.4仿真研究53

3.3执行机构控制输入受限的姿态容错控制58

3.3.1基于迭代学习的观测器设计58

3.3.2控制器与控制分配算法设计61

3.3.3仿真研究64

第4章 执行机构故障与存在安装偏差的过驱动航天器姿态稳定控制68

4.1引言68

4.2基于LSSVM动态逆的自适应容错控制70

4.2.1控制律设计70

4.2.2动态控制分配算法设计78

4.2.3仿真研究80

4.3过驱动航天器姿态自适应变结构容错控制85

4.3.1自适应变结构容错姿态控制85

4.3.2改进型自适应变结构容错控制及其分配设计87

4.3.3仿真研究88

第5章 执行机构故障与存在安装偏差的过驱动航天器姿态跟踪控制98

5.1引言98

5.2航天器姿态跟踪有限时间容错控制99

5.2.1航天器姿态跟踪动力学模型100

5.2.2姿态容错控制律设计100

5.2.3基于KKT的控制分配方法设计105

5.2.4仿真研究107

5.3基于滑模观测器的姿态跟踪容错控制122

5.3.1滑模观测器设计122

5.3.2控制器设计与分配策略124

5.3.3仿真研究126

第6章 执行机构故障的航天器姿态跟踪有限时间控制131

6.1引言131

6.2执行机构部分失效故障的姿态滑模控制132

6.2.1姿态控制器设计133

6.2.2控制器数值仿真138

6.3执行机构输入饱和的姿态容错控制145

6.3.1容错控制器设计145

6.3.2数值仿真分析151

第7章 执行机构不确定的航天器姿态跟踪补偿控制155

7.1引言155

7.2仅考虑执行机构安装偏差的姿态跟踪滑模控制156

7.2.1反作用飞轮安装偏差156

7.2.2自适应滑模控制器159

7.2.3数值仿真分析162

7.3存在安装偏差与故障的姿态跟踪补偿控制163

7.3.1执行机构存在弱不确定性的航天器姿态跟踪动力学164

7.3.2自适应滑模姿态补偿控制设计165

7.3.3数值仿真分析174

第8章 基于不确定项估计的航天器姿态跟踪有限时间控制177

8.1引言177

8.2反作用飞轮控制的航天器姿态跟踪数学模型178

8.3不确定项估计器设计180

8.4比例积分型姿态跟踪控制183

8.4.1有限时间控制器设计183

8.4.2数值仿真分析185

8.5非奇异终端滑模姿态跟踪控制186

8.5.1有限时间控制器设计186

8.5.2数值仿真分析188

参考文献193