基于扰动观测器的卫星姿态控制系统自适应有限时间容错控制

针对具有状态时变时滞、系统不确定性、可建模扰动、运行噪声和执行器故障的卫星姿态控制系统，提出一种基于扰动观测器的自适应有限时间复合主动容错控制策略。针对可建模扰动设计扰动观测器，然后基于扰动估计误差设计了主动容错控制器。该时滞依赖控制器包含反馈控制项、扰动补偿项和快速自适应故障补偿项。提出的容错控制策略不仅保证闭环系统动态方程的有限时间有界性，而且保证闭环测量输出对于系统不确定性、运行噪声、执行器故障等的鲁棒性。给出控制器增益限制矩阵存在的充分条件及其线性矩阵不等式形式，进而给出仿真算例。仿真结果表明，基于扰动观测器方法，设计的自适应有限时间容错控制器能够快速估计可建模扰动，进而有效地实现系统的闭环容错控制。相较于基于非复合的自适应有限容错控制器，提出的方法对于状态变量的估计均方根误差分别降低了28.9%、4.7%和36.0%；对于可建模扰动估计的均方根误差降低了38.8%。仿真验证了所提方法的有效性。