检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：田伟达哈尔滨工程大学

学位级别：博士

本文以多水下无人航行器系统编队执行资源勘探等任务为应用背景,以多水下无人航行器作为研究对象,考虑当单艘或多艘水下无人航行器执行机构出现故障时,如何通过多水下无人航行器系统协调层设计容错一致协调控制率,使得多航行器系统不会... 详细信息

本文以多水下无人航行器系统编队执行资源勘探等任务为应用背景,以多水下无人航行器作为研究对象,考虑当单艘或多艘水下无人航行器执行机构出现故障时,如何通过多水下无人航行器系统协调层设计容错一致协调控制率,使得多航行器系统不会受到执行机构故障影响仍可以协调达到最终一致控制效果。论文结合多水下无人航行器系统结构特点,以多智能体线型二阶积分模型为基础,运用基于微分几何的精确反馈线性化方法构建了多航行器协调控制系统。在弱通信限制、外部扰动限制以及航行器信息交换及数据处理能力限制等通信约束条件下,分别从基于事件触发机制的被动容错角度和基于故障诊断技术的主动容错角度出发,解决在特定通信拓扑环境中多水下无人航行器容错一致性控制问题。本文主要研究内容分为以下几个部分: 首先,考虑无领航者模式下一艘或多艘航行器执行机构发生故障情况,通过低增益反馈控制技术处理多水下无人航行器执行机构输入饱和受限问题,在航行器协调层设计自适应事件触发被动容错一致控制器。对于水声信道不稳定问题,本文构造了异构有向强连通通信拓扑结构以及异构马尔可夫随机切换拓扑结构,提出了多航行器自适应事件触发被动容错一致协调控制方法,经证明所构造的控制器在运行过程中没有出现芝诺行为。应用李雅普诺夫稳定性理论和矩阵论,分析并求得多水下无人航行器系统容错一致控制能够实现稳定收敛的充分条件。当某些航行器执行机构发生故障时,通过容错一致协调控制算法不断调整,各个航行器的空间位置及运动状态信息随时间推移能够趋于一致,表明多水下无人航行器系统的稳定一致收敛没有因为执行机构故障而产生不良影响。其次,受机器人执行机构故障诊断技术启发,考虑到无领航者模式下多航行器系统某些航行器执行机构发生故障,在系统协调层提出了多航行器主动容错一致控制算法。该算法主要包含三部分:一是可以重新调配的一致性控制器;二是一个执行机构故障诊断单元,用于估计航行器的故障程度;三是航行器执行机构控制器重新配置机制。同样,针对通信资源受限、水声信道不稳定等问题,本文考虑算法在异构有向强连通网络通信拓扑以及异构压缩网络通信拓扑下的多航行器容错一致协调控制方法的有效性。仿真结果显示基于反馈线性化的无领航者多水下无人航行器系统可以一致收敛且保持稳定状态,表明多航行器系统能够协调完成容错一致控制任务。最后,针对虚拟领航模式下多航行器整体系统中一艘或多艘航行器执行机构发生故障情况,提出了主动容错一致控制算法。算法设计机理与上一部分相同,应用李雅普诺夫稳定性引理,分析并求得虚拟领航模式下多水下无人航行器系统主动容错一致控制够实现稳定一致收敛的充分条件。考虑多航行器系统在异构无向网络通信拓扑以及异构无向切换网络通信拓扑情况下算法的有效性,探索并分析了系统整体一致控制效果。仿真结果表明对于多航行器系统在虚拟领航模式下所提出的主动容错一致协调控制算法,可以使得各个航行器的空间位置状态信息以及运动状态信息随时间推移趋于虚拟领航者状态,尤其是当某艘水下无人航行器执行机构出现严重故障情况下,系统中相对健康的航行器仍可一致收敛,并不会受到严重故障的航行器运动状态信息的负面影响。以上研究内容表明,文中所提出的通信拓扑结构以及协调控制器可以保证多航行器系统整体的稳定性与鲁棒性。

关键词：水下无人航行器通信约束执行机构故障被动容错一致控制主动容错一致控制

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执行机构故障的系统的事件触发滑模容错控制方法研究

执行机构故障的系统的事件触发滑模容错控制方法研究

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作者：李敏哈尔滨工业大学

学位级别：博士

由于元器件自身的使用寿命和系统自身固有的特性等因素,系统中长期运行的元器件,例如执行机构和传感器,往往会发生一些未知的故障,这些故障可能会造成系统性能下降甚至导致系统是不稳定的。因此,在控制系统设计的时候,需要考虑控制器的... 详细信息

由于元器件自身的使用寿命和系统自身固有的特性等因素,系统中长期运行的元器件,例如执行机构和传感器,往往会发生一些未知的故障,这些故障可能会造成系统性能下降甚至导致系统是不稳定的。因此,在控制系统设计的时候,需要考虑控制器的容错能力,确保当系统在发生故障时,系统仍然是稳定的且具有满意的性能。容错控制技术作为一种有效的解决该问题的方法,受到许多人的关注。另一方面,由于系统中存在未建模参数误差和外部扰动,控制系统的鲁棒性也是一个重要考虑方面。滑模控制技术是一种能够有效消除模型参数不确定和外部干扰影响的鲁棒控制方法。因此,结合滑模控制技术和容错控制技术设计具有强鲁棒性的滑模容错控制算法具有重要意义。此外,为了降低控制系统相应模块之间的通信频率,在控制系统设计中引入事件触发通信机制。但是,事件触发机制的引入带来了一些新的研究问题,例如设计有效可行的事件触发规则保证奇诺行为不存在,同时设计滑模容错控制器克服事件触发机制造成的状态误差的影响,保证滑模面的可达性问题。基于上述所述,本文围绕相应的事件触发滑模容错控制方法开展深入研究,其具体研究内容包括:研究了一类执行机构故障的线性系统自适应状态反馈事件触发滑模容错控制问题。采用动态均匀量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。基于量化的状态向量信号设计可行的事件触发条件。结合滑模控制技术和自适应控制技术设计了自适应状态反馈事件触发滑模容错控制算法保证闭环系统的稳定性和滑模面的可达性。给出了可以避免奇诺行为的事件触发条件参数设计方法,分析了任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类执行机构故障的线性系统自适应输出反馈事件触发滑模容错控制问题。利用动态均匀量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。设计一个动态补偿器,结合量化的测量输出向量和动态补偿器的状态向量设计了可行的事件触发机制。基于测量输出和动态补偿器状态向量设计了一种滑模面,并给出了滑模面稳定的充分条件。结合自适应控制技术和滑模控制技术,设计了自适应输出反馈事件触发滑模容错控制律保证滑模面的可达性。通过理论分析给出了事件触发条件参数的选择方法,得到了任意两个连续触发事件之间的时间间隔估计值。研究了一类执行机构故障的Markov系统异步自适应事件触发滑模容错控制问题。利用动态对数量化器对传感器到控制器端和控制器到执行机构端的信号进行量化。基于量化的状态信息,设计一种新的事件触发规则。结合滑模控制技术和自适应控制技术,提出一种异步自适应事件触发滑模容错控制策略,使其能够有效补偿执行机构故障、事件触发机制导致的状态延迟和量化误差对系统的影响,且同时能够保证闭环系统的状态轨迹到达滑模面附近的一个小邻域内并停留在邻域内。给出了所设计的事件触发条件能够避免奇诺行为的充分条件,并从理论上分析在所设计的事件触发机制下,任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类执行机构故障和状态依赖的攻击信号情况下的Markov系统自适应事件触发滑模容错控制问题。对原系统进行坐标转换,利用新坐标下的状态向量设计滑模面,分析了滑动模态的稳定性,给出了滑模面参数的设计方法。基于新的坐标下的状态向量设计了可行的事件触发条件,给出了事件触发条件参数的选择方法。利用受损的事件触发状态向量和滑模面设计了自适应事件触发滑模容错控制策略,实现对未知参数的估计和补偿,保证系统的稳定性和滑模面的可达性,克服执行机构故障、事件触发状态误差和攻击信号的影响。分析了任意两个连续触发事件之间的时间间隔。研究了一类混杂执行机构故障和攻击信号情况下Markov系统自适应事件触发滑模控制问题。设计了一种模态依赖的滑模面,使得布朗随机过程对滑模运动的没有影响,给出了滑动模态的稳定条件。设计了一种可行的事件触发机制,并提出了一种模态依赖的自适应事件触发滑模容错控制策略,能够有效补偿执行机构故障、外部干扰、事件触发误差和攻击信号的影响,保证系统的稳定性和滑模面的可达性。分析了所设计的事件触发机制的最小触发事件间隔。

关键词：滑模容错控制执行机构故障事件触发控制自适应控制

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考虑执行机构故障的刚体航天器交会对接有限时间控制

考虑执行机构故障的刚体航天器交会对接有限时间控制

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作者：吕俊廷哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

外太空极端恶劣的运行环境以及航天器自身所采用硬件元器件的寿命限制,将极大的增加航天器于太空在轨运行的稳定性风险,这种风险往往来自于航天器的执行机构故障,而执行机构故障问题由于在轨运行卫星的特殊性又几乎是不可避免的,将直接... 详细信息

外太空极端恶劣的运行环境以及航天器自身所采用硬件元器件的寿命限制,将极大的增加航天器于太空在轨运行的稳定性风险,这种风险往往来自于航天器的执行机构故障,而执行机构故障问题由于在轨运行卫星的特殊性又几乎是不可避免的,将直接影响到卫星整体控制系统的稳定性能甚至直接导致任务失败等严重后果。在所有导致航天器控制系统故障的原因当中,由航天器执行机构故障相关的因素所造成的至少占有44%以上。同时,航天器的交会对接过程中,对于航天器的稳定性能的要求相较于正常在轨运行的单个卫星会更加严格,即航天器交会对接容错控制系统相较于一般的航天器容错控制系统要求稳定时间更短、波动更小。于是在研究航天器的交会对接过程的控制器时就要充分对于可能出现的执行机构故障进行预先的考虑,同样的,这对于提高在轨航天器在复杂多变的外太空环境下的运行稳定性及任务完成效率有极大的学术和工程意义。根据对于以上情况的分析,最终决定在本文中采用滑模控制的两种滑模面:线性滑模面与终端滑模面。分别各设计出考虑到执行机构故障的基于线性滑模面的航天器交会对接姿态与轨道渐进稳定容错控制器和考虑到执行机构故障的基于终端滑模面的航天器交会对接姿态与轨道有限时间稳定容错控制器,均验证了其稳定性。对于在执行机构发生故障情况下的刚体航天器交会对接姿态及轨道控制问题回复了一个较为完美的答案。最后通过仿真实验了两种不同的控制方案在执行机构完全健康和部分失效两种情况下航天器姿态及轨道控制系统的稳定性,并针对两种情况进行了详细的分析。

关键词：交会对接执行机构故障滑模控制有限时间控制渐近稳定控制容错控制

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面向执行机构故障的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法研究

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西北工业大学学报 2018年第4期36卷 748-753页

作者：邢小军陈潇然黄龙亮范东生西北工业大学自动化学院陕西西安710072

四旋翼无人机在执行高负荷、长航时任务时,桨叶的疲劳断裂易导致无人机失控甚至坠毁。针对这一问题,提出了一种基于积分滑模控制的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法。首先通过运动学和动力学分析建立了执行机构故障时无人机的非线性模... 详细信息

四旋翼无人机在执行高负荷、长航时任务时,桨叶的疲劳断裂易导致无人机失控甚至坠毁。针对这一问题,提出了一种基于积分滑模控制的四旋翼无人机主动容错飞行控制方法。首先通过运动学和动力学分析建立了执行机构故障时无人机的非线性模型,再构造观测器对执行机构故障进行实时观测,并据此设计积分滑模控制律对无人机的位置和姿态控制回路进行补偿。数字仿真和飞行实验结果均表明所给出的方法具有较强的容错能力,在单只桨叶部分断裂的情况下,该方法可有效地实现无人机的位置和姿态稳定并具有良好的动、静态特性。

关键词：四旋翼无人机执行机构故障滑模控制容错控制

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执行机构故障的航天器姿态容错控制

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宇航学报 2017年第11期38卷 1186-1194页

作者：耿云海金荣玉陈雪芹李冬柏哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001

针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制... 详细信息

针对航天器执行机构(飞轮)故障的姿态控制问题,基于线性变参数(LPV)系统设计鲁棒变增益PID容错控制。考虑转动惯量随时间变化和执行机构乘性故障,将航天器姿态动力学转化为不确定LPV系统。设计控制器时,利用仿射二次稳定的方法降低控制算法的保守性,引入保性能控制保证系统的鲁棒性。仿真结果表明,控制方法是有效的。

关键词：航天器姿态控制容错控制执行机构故障线性变参数(LPV) 鲁棒变增益控制

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高速列车牵引系统执行机构故障诊断与补偿方法研究

高速列车牵引系统执行机构故障诊断与补偿方法研究

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作者：李文凯南京航空航天大学

学位级别：硕士

高速列车作为客运和货运的重要交通方式之一,受到了广泛的青睐。随着高铁技术的快速发展及运行速度的不断提升,对其安全性与可靠性的要求也越来越高。牵引系统产生列车运行过程中所需的牵引/制动力,由整流器、逆变器、PWMs(脉冲宽度调制... 详细信息

高速列车作为客运和货运的重要交通方式之一,受到了广泛的青睐。随着高铁技术的快速发展及运行速度的不断提升,对其安全性与可靠性的要求也越来越高。牵引系统产生列车运行过程中所需的牵引/制动力,由整流器、逆变器、PWMs(脉冲宽度调制)、牵引电机和机械传动等构成。其中,PWMs、牵引电机和机械传动被视为执行机构。执行机构故障往往在故障类型、故障幅值和故障时间方面具有不确定性。发生故障的执行机构可能会严重恶化列车的性能,导致列车的延误或其他车次的取消。因此,针对高速列车牵引系统展开有效的故障补偿技术研究至关重要。本文以高速列车牵引系统执行机构为研究对象,考虑到高速列车运行过程中的多工况和时变的摩擦特性造成系统参数的时变性,提出了一种分段常值函数模型来描述列车的纵向运动,且分段函数中的参数和故障类型均未知,并建立了执行机构的参数化和非参数化故障模型。考虑高速列车牵引系统具有多个执行机构,其故障发生时间及位置未知,针对不同位置的故障,设计了基于自适应技术的故障诊断观测器,观测器相关参数由自适应律更新,通过观测器与列车系统匹配实现故障诊断,基于李雅普诺夫稳定性定理,证明了匹配观测器的收敛性和不匹配观测器无法收敛。为诊断出故障位置和解决参数未知问题,提出由一组自适应观测器构成的故障诊断方案来匹配系统模型。基于高速列车模型的仿真结果验证了所提出的自适应故障诊断方案的有效性。接着,研究了高速列车含干扰和执行机构故障的自适应故障补偿跟踪问题。针对干扰界已知的健康系统,设计自适应控制器。对执行机构参数化和非参数化故障,当干扰界已知时,提出了自适应故障补偿方法和自适应律,实现高速列车故障系统的位置跟踪。同时还讨论了干扰界未知情况下,执行机构参数化故障的自适应故障补偿方法。通过李雅普诺夫直接法证明了相应闭环系统的稳定性和渐进跟踪性能,并用高速列车模型进行了仿真验证。此外,基于滑模控制的方法研究了高速列车具有输入不确定和执行机构故障的故障补偿跟踪问题。针对干扰界已知的健康系统,设计滑模面与控制律,保证系统的跟踪性能。针对故障参数有界且界限已知的情况,设计自适应滑模故障补偿方法,通过李雅普诺夫稳定性证明了跟踪误差的收敛性。仿真结果证明了所提方法的有效性。文章的最后对以上研究进行总结和展望,概括了创新点和亟待完善的工作,以便开展进一步研究。

关键词：高速列车牵引系统执行机构故障自适应理论故障诊断故障补偿滑模控制

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网络化飞行器执行机构故障自适应容错控制

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宇航学报 2015年第6期36卷 691-698页

作者：董朝阳马奥家王青后德龙北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对存在随机短时延和外部干扰的网络化飞行器执行机构故障问题,提出了一种自适应容错控制方法。首先利用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)对系统不确定性进行估计,并构建了自抗扰控制器对不确定性进行补偿。在此基础上,设... 详细信息

针对存在随机短时延和外部干扰的网络化飞行器执行机构故障问题,提出了一种自适应容错控制方法。首先利用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)对系统不确定性进行估计,并构建了自抗扰控制器对不确定性进行补偿。在此基础上,设计了一种基于跟踪误差的自适应容错控制方法。当执行机构发生未知故障后执行机构指令能自适应逼近设计值,使得重构的控制系统精确跟踪参考模型。最后利用Lyapunov函数方法证明了闭环控制系统的有界稳定。数值仿真校验了所提方法的有效性。

关键词：飞行器网络控制系统执行机构故障自适应容错

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农用飞机应对执行机构故障的容错控制技术Ⅰ

农用飞机应对执行机构故障的容错控制技术Ⅰ

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2016中国农业机械学会国际学术年会

作者：陈建王伟王术波谭彧兰玉彬郑永军中国农业大学工学院北京100083 中国民航管理干部学院飞行标准系北京 100102 华南农业大学工程学院广州 510642

自修复飞行控制是因现代飞机高可靠性需求发展起来的先进控制技术。当农用飞机出现执行机构故障后，自修复飞控系统会首先利用故障检测模块判断飞机是否发生了故障;其次自动切换至鲁棒性极强的应急控制律，保证飞机短时间内不失稳;然后... 详细信息

自修复飞行控制是因现代飞机高可靠性需求发展起来的先进控制技术。当农用飞机出现执行机构故障后，自修复飞控系统会首先利用故障检测模块判断飞机是否发生了故障;其次自动切换至鲁棒性极强的应急控制律，保证飞机短时间内不失稳;然后通过准确的故障检测诊断单元确定故障的位置、性质和程度;最后根据故障检测诊断单元的结果进行控制律的重组或重构，最低要求是保持飞机的稳定，并在此基础上尽可能地恢复原来的操纵品质。

关键词：农用固定翼飞机执行机构故障鲁棒容错控制自修复飞控系统应急控制律

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卫星姿控系统执行机构故障检测与估计

卫星姿控系统执行机构故障检测与估计

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作者：孙瑞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在卫星姿态控制系统中,保证其可靠性和安全性尤为重要,这关系着项目是否能够达到预期目标、空间任务能否顺利完成,故障诊断在这方面起着重要的作用。本文以卫星姿态控制系统的执行机构(以反作用飞轮为主)为研究对象,主要研究执行机构突... 详细信息

在卫星姿态控制系统中,保证其可靠性和安全性尤为重要,这关系着项目是否能够达到预期目标、空间任务能否顺利完成,故障诊断在这方面起着重要的作用。本文以卫星姿态控制系统的执行机构(以反作用飞轮为主)为研究对象,主要研究执行机构突变型故障的检测与估计问题,使用广义似然比(GLR)检验对故障进行检测并对状态进行校正,使用二阶扩展Kalman滤波(TSEKF)对故障幅值进行估计,论文工作主要包括以下几个方面。首先,给出卫星姿态描述方式,建立卫星姿态动力学与运动学方程,通过分析卫星姿态控制系统的单机故障实例,对反作用飞轮可能出现的故障进行分析并建模。其次,基于原N阶GLR算法的基本思想,结合增广状态Kalman滤波(ASKF),针对卫星姿态控制系统在无穷小角位移假设下可以近似线性化的特点,提出基于GLR-ASKF算法的线性检测与估计算法,在姿态稳定时用于执行机构加性故障的检测与估计,避免同一次故障的多次警报,同时提高对故障幅值的估计准确度,缩短估计过程的收敛时间。接下来,基于偏差分离估计算法的基本思想,结合扩展Kalman滤波(EKF),针对卫星姿态控制系统在姿态机动时非线性无法忽略的特点,推导基于二阶扩展Kalman滤波(TSEKF)的非线性估计算法,可以在姿态机动时用于执行机构的故障估计,提高估计的准确度。在此基础上,考虑GLR算法的基本思想,结合TSEKF,提出基于非线性GLR-TSEKF算法的非线性检测与估计算法,在姿态机动时用于执行机构故障的检测与估计。该方法同时具有GLR算法和TSEKF算法的优势,对姿态机动时的状态估计十分准确,对故障的检测比较及时,同时大幅度缩短了幅值估计时的收敛时间。

关键词：卫星姿态控制系统执行机构故障故障检测故障估计广义似然比偏差分离

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执行机构故障且安装存在偏差的卫星姿态有限时间控制

执行机构故障且安装存在偏差的卫星姿态有限时间控制

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作者：霍星哈尔滨工业大学

学位级别：博士

为完成对地成像、侦查与通讯等在轨任务，SAR(合成孔径雷达)卫星或光学卫星等常需进行姿态跟踪控制操作，其载荷顺利工作要求卫星能够提高较高的姿态跟踪控制指向精度与稳定度。而在轨卫星不可避免地受到未知外部干扰与不确定系统参数... 详细信息

为完成对地成像、侦查与通讯等在轨任务，SAR(合成孔径雷达)卫星或光学卫星等常需进行姿态跟踪控制操作，其载荷顺利工作要求卫星能够提高较高的姿态跟踪控制指向精度与稳定度。而在轨卫星不可避免地受到未知外部干扰与不确定系统参数等作用，这些均将对姿态控制性能产生一定影响。因此，考虑外部干扰与参数不确定性问题，如何设计姿态控制系统提高姿态控制性能一直是近年来航天控制领域的研究热点之一。另一方面，卫星执行机构故障的发生也将对姿态控制安全性与可靠性提出挑战。虽然诸多学者提出了众多姿态容错控制方法来处理故障，并保证系统具有可接受的姿态控制性能，但它们并没有考虑执行机构安装偏差问题；特别地，这些容错控制方法大多数仅能保证姿态控制系统的渐近稳定性，即理论上需无限长时间才能实现完成姿态控制操作，保证姿态、角速度收敛于稳定平衡点。此无限长的收敛时间将限制这些方法在姿态需快速机动控制的卫星中的应用。为此，本文在总结现有姿态容错控制研究成果基础上，基于现代控制理论开展了受外部干扰、不确定转动惯量、执行机构存在安装偏差与故障的高精度、高稳定度姿态跟踪有限时间控制研究，实现姿态、角速度跟踪误差的有限时间稳定控制，其研究内容主要包括以下几个方面：针对卫星常用的执行机构，归纳其不确定性为故障与安装偏差两大类。根据卫星执行机构特别是反作用飞轮的动力学特性，细致分析了反作用飞轮故障产生机理，飞轮各部件异常对其产生力矩的影响。在此基础上，总结飞轮各种可能发生的故障，建立了反作用飞轮故障数学模型，为姿态控制器设计过程中故障的处理提供了模型基础。同时，也建立了执行机构安装偏差数学模型，分析了执行机构实际产生力矩与作用于卫星本体的总控制力矩之间的数学关系。针对受外部干扰与不确定转动惯量作用的卫星姿态跟踪系统，仅考虑执行机构故障，提出了一种基于终端滑模控制理论的有限时间控制方法。首先视执行机构部分失效故障、外部干扰与安装偏差为总的系统不确定性，基于鲁棒控制思想，设计了一种终端滑模控制器保证姿态控制对此系统不确性具有良好的鲁棒性。而后，针对执行机构所有可能发生的故障，显式地考虑执行机构控制输入受限问题，设计了一种自适应终端滑模控制器，通过应用自适应技术估计了系统不确定性上界并进行了相应的补偿。基于Lyapunov稳定性理论证明了两控制器均能保证姿态跟踪系统是实际有限时间稳定的，姿态、角速度跟踪误差在有限时间内收敛于半径可任意小的邻域范围内，在实现外部干扰抑制控制的同时亦能实现对不确定转动惯量参数的鲁棒控制。研究了采用反作用飞轮控制且飞轮存在故障与安装偏差的卫星跟踪控制问题，提出一种补偿控制设计方法。首先针对反作用飞轮安装数目具有冗余特性这一配置情况，设计了一种滑模控制器实现姿态跟踪全局渐近控制。而后，针对采用三个反作用飞轮控制的卫星，考虑飞轮存在较为严重的安装偏差以及发生增益、偏差与斜坡变化故障，设计了一种自适应滑模补偿控制器。该控制器包含的一个补偿控制量能够实时补偿因安装偏差与故障产生的偏差力矩，同时亦能消除干扰与不确定转动惯量对姿态控制性能的影响，从而保证了姿态跟踪控制系统的严格有限时间稳定性。所设计的两种控制器均能保证姿态、角速度跟踪误差在有限时间内收敛于各自稳定平衡点，数值仿真结果验证了该补偿控制方法的有效性。综合考虑执行机构发生所有可能的各种类型故障以及其安装存在偏差等问题，提出了一种基于不确定性估计技术的卫星姿态跟踪有限时间控制设计方法。该方法视外部干扰与执行机构故障与安装偏差为总的系统不确定性，应用滑模控制理论的等效控制原理设计终端滑模观测器估计此系统不确定性。与现有滑模估计方法相比，该观测器能够在有时限间内实现无误差的精确估计，即估计误差是严格有限时间稳定的。根据此估计信息，基于非奇异滑模控制提出了一种姿态补偿控制方法；所设计的控制器包含标称与补偿控制量两部分，其中补偿控制量用于补偿总的系统不确定性对姿态控制的影响。在执行机构故障与安装偏差作用下，该控制方法能够实现姿态跟踪严格有限时间稳定控制。与现有有限时间控制或姿态容错控制方法相比，该方法能够同时处理执行机构故障及其安装偏差等不确定性。

关键词：姿态跟踪执行机构故障安装偏差滑模控制有限时间控制

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