● 摘要
随着空间技术的快速发展，人们对卫星姿态控制的要求越来越高。由于卫星的惯性矩阵、在轨运行所受各种外部扰动等参数往往是不能精确测量的，所以传统的基于卫星精确数学模型的控制方法已很难满足现代卫星高可靠性、高精度的要求。为了探索用于卫星姿态控制的新方法，本文将非线性广义预测控制和自适应模糊控制相结合，分别提出了含有参数不确定和未知干扰的刚性卫星的直接自适应模糊预测控制律和间接自适应模糊预测控制律。主要完成了以下工作：使用四元数描述卫星的姿态，推导了含有参数不确定和未知外部干扰的刚性卫星的误差四元数数学模型；针对一般力学系统，通过使用泰勒级数展开来构建预测模型提出了一种不需要在线优化的、能反映控制能耗的具有封闭解形式的非线性预测控制律；通过利用自适应模糊逻辑系统去逼近用系统标称值计算出的预测控制律与理想预测控制律间的误差，解决了对含模型不确定性多输入多输出系统构造自适应模糊控制系统的困难，得出了含有不确定性的一般力学系统的直接自适应模糊预测控制律；并应用得到的结果来实现了含有模型不确定性和未知外干扰的卫星的姿态控制，通过仿真验证了提出的控制律的有效性；为了减少模糊逻辑系统的规则数量，通过利用自适应模糊逻辑系统去逼近模型中的不确定项，得出了含有不确定性的一般力学系统的间接自适应模糊预测控制律；并应用得到的结果设计了含有模型不确定性和未知外干扰的卫星的姿态间接自适应模糊预测控制律，并进行了仿真验证。