● 摘要
空间站姿态控制与动量管理(ACMM)问题,由美国学者在20世纪80年代提出，研究在对空间站进行姿态控制的同时，保证角动量执行机构中的动量有界。不同于一般的姿态控制问题，ACMM引入了执行机构的动量管理方程，将姿态控制与动量管理进行一体化设计。一体化的系统模型显示出强非线性，干扰和模型摄动部分不满足匹配条件，和维数高的特点，也是该问题的难点。考虑到空间站长期运行期间因组装、对接等可能发生的结构上的变化，空间站惯量分布就存在不确定性，并可能发生较大变化，因而设计控制器使系统具有鲁棒性就有着实际意义。本文考虑转动惯量的摄动，在前人研究的基础上，克服难点，探索设计能够满足基本性能要求，并能提供更强鲁棒性的控制器，主要研究成果如下：
1) 对ACMM模型，引入内模抑制干扰，对得到的扩维系统，考虑转动惯量的摄动，用最大秩分解法将摄动参数从系统中分离，得到具有独立参数特征的模型；对该模型运用 控制原理，设计了一个状态反馈最优 控制器，并用基于LMI的区域极点配置方法保证闭环系统的暂态性能，仿真表明该方法的有效性。
2) 为改进 方法的保守性，基于LMI方法设计了一个状态反馈形式的 控制器，并通过闭环极点约束保证系统的暂态性能，仿真证明该方法的有效性。
3) 考虑空间站在某些作业时可能出现的转动惯量的两种方向性变化（ 型和 型），基于 控制理论和多模型自适应控制理论，分别设计了一个基于直接切换策略的多模型自适应控制器，从理论上扩大了系统的鲁棒稳定范围，仿真也表明这种方法给予系统更强的鲁棒性。
关键词：空间站，姿态控制，动量管理，鲁棒控制