题目：基于OAT整形器的不确定柔性空间结构姿态控制设计

近年来，柔性空间结构的姿态控制问题得到了深入的研究并取得了许多结果。值得注意的是，OAT(Optimal Arbitrary Time-delay，最优任意时延)整形器在实现这类主动控制的过程中起到了重要的作用。本文首先介绍了OAT 整形器的基本原理，然后针对柔性空间结构线性模型设计了整形参考轨迹，最后将 OAT 整形器和整形轨迹与其他反馈控制器结合用于不确定柔性空间结构姿态控制。主要研究成果包括： (1) 针对线性柔性空间结构模型，推导了在模型参数已知的情况下使用 OAT整形器和姿态机动参考输入得到的期望的参考轨迹。系统在跟踪该参考轨迹时既能完成期望的姿态机动，同时能够消除由于姿态角和柔性模态耦合所产生的残余振动。 (2) 针对柔性空间结构的参数未知和系统欠驱动特性，利用标称模型和 OAT整形器提供的整形参考轨迹，设计了自适应控制器补偿未知参数的影响，证明了闭环系统的稳定性。同样的方法应用于两姿态柔性空间结构和非线性柔性空间结构也做了推导和仿真。仿真结果验证了这类方法针对不同模型控制的有效性。 (3) 针对参数未知柔性空间结构状态空间模型，利用OAT整形器提供的整形参考轨迹设计了滑模控制器，证明了闭环系统的稳定性，仿真结果验证了前馈控制和反馈控制结合时闭环系统具有较好的效果。 (4) 针对参数未知的柔性空间结构偏微分模型，将 OAT 整形器作为前馈控制，设计了基于能量关系控制器和滑模控制器，其中前馈控制是根据系统标称模型参数设计的OAT整形器，能够实现期望的姿态跟踪, 且当反馈控制环节出现故障时能保证受控系统的基本安全性。考虑到标称模型与实际系统间的误差，分别采用基于对象能量的跟踪控制方案和滑模控制方案设计了反馈控制器，并证明了与前馈控制结合后闭环系统的稳定性。 文中用仿真结果验证了所提出方法的优越性。