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申请/专利权人：四川大学

摘要：本发明公开了一种基于精确罚函数的预设性能姿态跟踪控制方法，采用建立刚性航天器的姿态误差模型、预设性能函数和预设性能约束；而后基于精确罚函数法，建立预设性能下的航天器姿态跟踪最优控制问题。最后采用控制参数化法求解该预设性能最优控制问题。本发明能够实现暂态性能约束，用以设定姿态误差的收敛速度；能够实现稳态性能约束，即可以设定稳态时的航天器姿态跟踪误差大小。基于精确罚函数法和控制参数化法，能够将预设性能约束的优化问题转换为一种可处理的非线性规划问题。

主权项：1.一种基于精确罚函数的预设性能姿态跟踪控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：建立刚性航天器的姿态误差模型： 其中qe∈Q代表姿态误差四元数，代表角速度误差，ωe＝ω-Gωd，代表角速度，G代表姿态误差四元数qe所对应的旋转矩阵，代表期望角速度，是控制输入，代表航天器转动惯量矩阵；步骤S2：建立预设性能函数和预设性能约束：预设性能函数δt：δt＝λ0-λ∞2-kt+λ∞1.2其中k,λ0,λ∞＞0；建立相应的预设性能约束：-δt＜qei＜δt,i＝1,2,31.3其中qei代表误差四元数的矢量部分；步骤S3：预设性能下的航天器姿态跟踪最优控制问题：建立带约束的最优控制模型，所述最优控制模型包括：目标函数、动态方程与不等式约束，结合目标函数、动态方程以及预设性能约束，建立带预设性能约束的最优航天器姿态跟踪控制问题；步骤S4：基于精确罚函数法对预设性能约束进行处理；步骤S5：结合步骤S3和S4将带预设性能不等式约束的优化问题转化为无约束的优化问题；步骤S6：基于控制参数化方法，将步骤S5优化问题中无限维控制量优化问题转换为有限维参数优化问题；所述步骤S3-S5具体为：考虑需最小姿态跟踪误差、角速度误差以及能量损耗，建立如下目标函数： 其中Rq,Rw,Ru＞0分别为姿态误差、角速度误差以及能量损耗的权值，tf代表末端时刻；结合目标函数1.4、刚性航天器的姿态误差模型1.1以及预设性能约束1.3建立带预设性能约束的最优航天器姿态跟踪控制问题P1： 其中qe0代表初始姿态误差四元数，ωe0代表初始角速度误差；基于精确罚函数法对预设性能约束C6进行处理： 其中βq＝max06×1,gq-Wqεγ16×1，ε为惩罚参数，σ＞1，γ＞1，ρ和Wq均为正实参数；结合优化问题P1和式1.6，带预设性能不等式约束的优化问题P1转化为无约束的优化问题P2:

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百度查询： 四川大学 一种基于精确罚函数的预设性能姿态跟踪控制方法