基于扰动观测器的卫星姿态控制系统自适应有限时间容错控制

Journal of Chinese Inertial Technology(2022)

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摘要
针对具有状态时变时滞、系统不确定性、可建模扰动、运行噪声和执行器故障的卫星姿态控制系统,提出一种基于扰动观测器的自适应有限时间复合主动容错控制策略.针对可建模扰动设计扰动观测器,然后基于扰动估计误差设计了主动容错控制器.该时滞依赖控制器包含反馈控制项、扰动补偿项和快速自适应故障补偿项.提出的容错控制策略不仅保证闭环系统动态方程的有限时间有界性,而且保证闭环测量输出对于系统不确定性、运行噪声、执行器故障等的鲁棒性.给出控制器增益限制矩阵存在的充分条件及其线性矩阵不等式形式,进而给出仿真算例.仿真结果表明,基于扰动观测器方法,设计的自适应有限时间容错控制器能够快速估计可建模扰动,进而有效地实现系统的闭环容错控制.相较于基于非复合的自适应有限容错控制器,提出的方法对于状态变量的估计均方根误差分别降低了28.9%、4.7%和36.0%;对于可建模扰动估计的均方根误差降低了38.8%.仿真验证了所提方法的有效性.
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