考虑力矩陀螺奇异的航天器姿态机动预测控制器设计

针对以单框架控制力矩陀螺(SGCMG)作为姿态控制执行机构的卫星姿态机动任务,将SGCMG框架转速作为姿态控制输入,建立了考虑SGCMG奇异特性的姿态动力学方程;基于操纵律的SGCMG控制方法往往会产生较大的力矩误差且易导致奇异,考虑到优化方法显式表达约束的优势,使用基于优化的非线性模型预测控制方法对需要规避的奇异现象进行了约束,设计了卫星姿态机动预测控制器;最后针对部分SGCMG失效工况进行了预测控制器设计。最终结果表明:针对卫星姿态机动任务设计的新型非线性模型预测控制器(NMPC)具有较强的奇异规避效果,且避免了操纵律中指令力矩与实际输出力矩偏差过大的缺点。