欠驱动系统是指系统控制输入向量空间的维数小于系统广义坐标向量空间维数。该系统的特点是可用维数较少的输入控制其在维数较多的广义坐标空间内的运动。对欠驱动系统的研究,不仅可以降低系统的费用及重量,而且当实际系统中出现某执行装置失灵时,可以利用未失灵的执行机构继续对系统进行有效的控制,降低因部分元件发生故障而对系统整体性能的影响。因此,近几年对于欠驱动系统动力学和控制研究受到格外关注。本项目应用和发展航天器姿态动力学和非线性控制理论,研究航天器姿控系统执行机构出现失效时的欠驱动航天器姿态动力学和姿态控制问题。建立欠驱动航天器姿态系统运动学和动力学模型,分析欠驱动系统动态特性和控制系统本质特征,深化对欠驱动航天器姿态动力学行为和控制特性的认识。将非线性系统的几何理论、坐标变换方法、齐次方法、反步法和微分平滑等方法应用和推广到欠驱动航天器姿态控制系统,提出有应用前景的欠驱动航天器姿态控制稳定性方案和姿态控制策略。本项目研究成果将丰富和扩展欠驱动航天器控制技术和非线性系统控制理论,为航天器设计和姿态控制提供技术基础储备。
英文主题词spacecraft; underactuated; attitude stability; nonlinear control