Disturbance Observer Based Robust Saturated Control for.pdf

在本论文中，研究者们提出了一个基于干扰观测器的鲁棒饱和控制策略，用于解决具有输入饱和和模型不确定性的航天器邻近机动问题。这个领域通常涉及到航天器在进行任务时，如交会对接、悬停捕获、在轨修理和燃料补给、以及轨道垃圾清理等，需要精确地控制其相对运动。由于航天器相对运动模型的复杂性，经常面临着一些未建模的动态变化，甚至是已知追踪航天器的质量和惯性参数的情况下，这些未建模的动态变化往往来自于执行器输出的限制、目标的不确定参数以及未知的运动信息等因素。因此，这些问题导致了控制输入饱和和模型不确定性的问题，给航天器的相对运动控制带来了挑战。为了解决这些问题，论文提出了一种在线性的干扰观测器，用于估计综合了参数不确定、测量不确定、运动学耦合以及外部环境干扰等因素影响的累积干扰。该干扰观测器的开发是基于一个线性补偿系统，这个补偿系统被整合到控制器设计中，用于处理控制输入饱和的问题。随后，论文设计了一个六自由度鲁棒状态反馈饱和控制器，以实现相对位置跟踪和姿态同步的控制目标。为了补偿控制输入饱和效应和模型不确定性，该控制器通过线性饱和补偿器和非线性干扰观测器进行增强。论文中严格地建立了在提出控制方法下闭环系统的稳定性，并且在一些温和的假设下证实了相对位置和相对姿态会收敛到一个接近零的小邻域内。通过数值模拟结果展示了所提出的控制器设计方法的有效性。从以上的描述中，我们可以提炼出以下知识点： 1.航天器相对运动控制：研究航天器在空间中的相对运动，是保证航天器间准确无误完成任务的关键，如交会对接等。 2.输入饱和问题：在航天器控制中，输入饱和是指由于执行器的能力限制，导致控制输入无法达到期望的控制力或力矩。这可能导致控制系统性能下降或失稳。 3.模型不确定性：指航天器模型中参数未知或不准确，以及环境因素的影响，比如外部环境干扰和目标航天器参数的不确定性。 4.干扰观测器：一种用于估计和补偿系统中未建模动态和不确定性的工具，它能够估计干扰的综合影响，并将其反馈到控制输入中以补偿干扰。 5.状态反馈控制：是控制系统设计中的一种方法，利用系统的当前状态信息作为输入，通过设计一个合适的控制律来驱动系统状态达到期望的轨迹或平衡点。 6.饱和控制：在输入饱和的情况下，通过设计一种控制策略，使控制输入尽可能地接近期望的控制量，即使在饱和限制的情况下也能保证系统性能。 7.鲁棒控制：一种控制策略，能够在面对系统参数的不确定性和外部干扰时，保证系统稳定性和性能。 8.稳定性分析：在控制系统中，分析闭环系统的稳定性是至关重要的，它可以保证系统在面对各种扰动和不确定性时，能够保持正常运行。 9.数值模拟：通过计算机仿真，验证控制策略的有效性和性能，是现代控制工程中不可或缺的验证手段。 10.控制器设计方法：本文提出了一种新的控制器设计方法，它通过结合干扰观测器和饱和补偿器，来提高在具有输入饱和和模型不确定性的情况下的控制性能。这些知识点涵盖了从航天器控制的基础理论，到具体的设计和分析方法，为研究和解决航天器在真实空间环境中进行精准控制的任务提供了重要的理论基础和技术支持。