实现航天器姿态控制的精确指定性能要求

本文研究航天器的姿态控制问题，旨在实现精确的性能指标，包括精确的调节时间、稳态误差和消除超调。为应对这一挑战，我们提出了精确指定性能控制方案。首先，我们利用参数化函数显式地表征瞬态响应的参考，称为参考性能函数。随后，利用RPF的概念，我们定义了满足性能的管状区域，并引入控制障碍函数的概念，推导出状态轨迹收敛并保持在该管状区域内的充分条件。通过引入Sontag通用稳定化公式的概念，设计了一个基于反步法构建的PAP控制器，以引导系统满足这些仿射约束条件，并进一步集成了扰动观测器以处理扰动。理论证明展示了该控制器建立整个系统有界性的能力，并确保在任何条件下每条状态轨迹都能在有限时间内收敛至满足性能的区域。最后，给出了数值仿真结果以验证所提方法的有效性。