题目：控制受限的卫星姿态镇定与跟踪研究

随着高精度卫星姿态控制技术的发展，卫星控制输入受限问题得到越来越多的关注。本文主要研究的是刚性卫星在转动惯量不确定性、有界外部干扰和控制输入受限同时存在时的姿态镇定和跟踪控制问题。控制的目的是使卫星控制量满足预期的受限要求，并实现姿态镇定和跟踪，同时抑制模型不确定性影响。 本文的主要研究思路是：基于双曲正切函数和卫星姿态参数的有界性，设计状态反馈鲁棒姿态镇定和跟踪受限控制器；基于双曲正切函数有界性和惯性参数在线估计的方法，设计鲁棒自适应姿态跟踪受限控制器；基于自适应滑模控制和双曲正切函数有界性，设计鲁棒自适应滑模姿态镇定受限控制器。 研究的主要结果是： 1.当卫星转动惯量上界和干扰力矩上界已知时，针对控制受限的卫星姿态镇定和姿态跟踪控制问题，分别设计了非线性状态反馈鲁棒控制器，并对闭环系统的渐近稳定性进行了分析。此控制器能够满足控制受限要求且保证闭环系统角速度误差渐近趋于零，姿态误差收敛到事先给定的原点小邻域内，并能克服系统模型中的不确定性。 2.当卫星转动惯量标称值、不确定性上界和干扰力矩上界都已知时，针对控制受限的卫星姿态跟踪问题，设计了鲁棒自适应控制器，其中自适应律能够对不确知的转动惯量在线估计，并证明了闭环系统的渐近稳定性和估计参数的有界性。此控制器同样满足卫星控制受限要求，且保证闭环系统角速度误差渐近趋于零，姿态误差收敛到事先给定的原点小邻域内，并能克服系统模型中的不确定性。 3.在卫星转动惯量完全未知和干扰力矩上界已知的情况下，针对控制受限的卫星姿态镇定问题，设计了鲁棒自适应滑模控制器，并进行了闭环系统渐近稳定性分析。此控制器在满足卫星控制输入受限要求的同时能够保证闭环系统姿态误差和角速度误差渐近趋于零，克服系统模型中的不确定性。 文章对所提出的方法均进行了仿真研究，结果验证了所提出方法的有效性。