卫星姿态控制的变结构滑模控制方法

针对卫星姿态控制问题中经典滑模控制器存在的收敛速率方面的缺陷，提出了一种变结构滑模控制方法。在保持经典滑模控制器结构简单、鲁棒性强的优势前提下，通过对滑模参数进行设计来提高系统的收敛速率，并大幅度减小控制系统的控制力矩与姿态角速度。引入变结构动态滑模参数的概念，在系统尚未到达滑模面时维持经典滑模面结构，而在到达之后开始对滑模参数进行实时更新、放大；引入角速度与控制力矩约束，给出控制参数与系统性能指标之间的约束关系，防止系统状态超过其上界。通过Lyapunov稳定性理论及数值仿真对提出方法进行验证，实验结果表明：在合理设置实验参数条件下，所提的变结构滑模控制方法对比经典滑模控制方法收敛速率提高50%,系统的控制力矩和角速度全程不超过其上界。所提的变结构滑模控制方法不仅提高了系统的收敛速度，而且系统状态全程不超上界，这对系统控制和系统寿命有极大的益处。