【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及挠性卫星控制领域，具体指一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法。
技术介绍
1、为了实现气象观测、导航及信息探测等多种任务，卫星需具备高精度的姿态机动能力和快速的姿态跟踪响应能力。在此背景下，带有挠性附件的卫星姿态控制逐渐成为了学术研究的热点。当卫星进行快速大角度姿态机动时，星体与挠性附件间会发生耦合运动，对其姿态稳定性和运行安全构成严重威胁。另外，太空环境复杂多变且充满未知，挠性卫星在轨运行期间会受到各种外部干扰的影响，这无疑极大地增加了姿态控制的难度与复杂性。
2、针对存在外部干扰的卫星，通常采用h∞控制策略，但这种方法难以兼顾系统调节性能。混合h2/h∞控制方法因融合了h2和h∞控制的双重优势，被视为一种更好的解决方案，但现有技术中混合h2/h∞控制研究主要局限于线性系统的状态反馈方法，因为现代卫星的物理结构独特，其状态参数往往难以直接测量或测量成本高昂，无法采用状态反馈方法，以及，由于混合h2/h∞控制方法在非线性系统需要经过复杂的迭代过程，同时具有整体控制的复杂性等技术难题，使得混合h2/h∞控制方法难以在非线性系统实现。
3、针对上述现有技术存在的问题设计一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法是本专利技术研究的目的。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的问题，本专利技术在于提供一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，能够有效解决上述现有技术存在的至少一个问题。
2、本专利技术
3、一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，包括以下步骤：
4、s1，建立存在外部扰动且部分状态不可测的挠性卫星姿态系统的状态空间模型；
5、s2，设计非线性降维观测器和状态反馈控制器，得到基于所述非线性降维观测器和所述状态反馈控制器且存在外部扰动和部分状态不可测的闭环系统；
6、s3，通过所述闭环系统生成挠性卫星姿态系统的非线性混合h2/h∞控制问题，将所述非线性混合h2/h∞控制问题转化为sos凸优化问题；
7、s4，采用matlab/sostools求解sos凸优化问题，得到用于挠性卫星姿态系统且满足非线性混合h2/h∞控制问题的非线性降维观测器和状态反馈控制器的解，通过所述非线性降维观测器和所述状态反馈控制器的解控制挠性卫星。
8、进一步地，建立存在外部扰动且部分状态不可测的挠性卫星姿态系统的状态空间模型包括：
9、对挠性卫星姿态运动学和动力学方程引入辅助变量，将所述挠性卫星姿态运动学和所述动力学方程表示为所述状态空间模型。
10、进一步地，设计非线性降维观测器和状态反馈控制器包括：
11、s2.1，根据所述状态空间模型的输入信号和输出信号建立所述非线性降维观测器；
12、s2.2，根据所述非线性降维观测器的估计信息，建立所述状态反馈控制器。
13、进一步地，得到基于所述非线性降维观测器和所述状态反馈控制器且存在外部扰动和部分状态不可测的闭环系统包括：
14、s2.3，将所述状态反馈控制器和所述非线性降维观测器应用到所述状态空间模型，得到存在外部扰动且部分状态不可测的闭环系统。
15、进一步地，通过所述闭环系统生成挠性卫星姿态系统的非线性混合h2/h∞控制问题包括：
16、使基于所述非线性降维观测器的所述状态反馈控制器满足以下条件：
17、当时，所述闭环系统在零平衡点是渐近稳定的；
18、当时，，其中为一个性能指标上界；
19、给定常数，当满足且初始状态时，从到的增益；
20、其中，为外部干扰，为被控输出，为时间，是h2控制性能指标，增益是h∞控制性能指标。
21、进一步地，将所述非线性混合h2/h∞控制问题转化为sos凸优化问题包括：
22、根据挠性卫星姿态的结构特征，采用lyapunov稳定性理论，确立基于观测器的非线性混合h2/h∞姿态控制问题存在条件；
23、通过sos和s-procedure方法将所述非线性混合h2/h∞姿态控制问题存在条件转化为sos凸优化问题。
24、进一步地，通过sos和s-procedure方法将所述非线性混合h2/h∞姿态控制问题存在条件转化为sos凸优化问题包括：
25、通过sos和s-procedure方法推导所述非线性混合h2/h∞姿态控制问题的可解性条件。
26、进一步地，采用matlab/sostools求解sos凸优化问题，得到用于挠性卫星姿态系统且满足非线性混合h2/h∞控制问题的非线性降维观测器和状态反馈控制器的解包括：
27、确定挠性卫星姿态控制过程中的运动学和动力学参数，确定求解所述可解性条件所需的给定参数，通过matlab/sostools求解所述可解性条件。
28、进一步地，步骤s4之后，包括：
29、s5，通过matlab/simulink搭建挠性卫星姿态控制仿真平台，验证所得非线性降维观测器和状态反馈控制器的挠性卫星姿态控制效果。
30、因此，本专利技术提供以下的效果和/或优点：
31、本申请聚焦于挠性卫星姿态系统的非线性混合h2/h∞输出反馈控制问题，实现了非线性观测器与控制器的独立设计，无需复杂的迭代过程，显著降低了整体控制设计的复杂性，实现了能够用于控制挠性卫星的非线性混合h2/h∞控制方法。
32、另外，建立了便于计算处理的sos凸可解性条件，有效解决了非线性控制研究中构造lyapunov函数及普遍存在的计算难题。仿真结果表明，所提出的非线性混合h2/h∞姿态控制方法不仅确保了姿态系统的稳定性，而且相较于经典的非线性h∞方法，展现出了更优控制性能和更强干扰抑制能力。
33、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
34、应当明白，本专利技术的上文概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本专利技术的进一步的解释。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：建立存在外部扰动且部分状态不可测的挠性卫星姿态系统的状态空间模型包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：设计非线性降维观测器和状态反馈控制器包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：得到基于所述非线性降维观测器和所述状态反馈控制器且存在外部扰动和部分状态不可测的闭环系统包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：通过所述闭环系统生成挠性卫星姿态系统的非线性混合H2/H∞控制问题包括：
6.根据权利要求5所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：将所述非线性混合H2/H∞控制问题转化为SOS凸优化问题包括：
7.根据权利要求6所述的一种基于观测
8.根据权利要求7所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：采用Matlab/SOSTOOLS求解SOS凸优化问题，得到用于挠性卫星姿态系统且满足非线性混合H2/H∞控制问题的非线性降维观测器和状态反馈控制器的解包括：
9.根据权利要求1所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合H2/H∞控制方法，其特征在于：步骤S4之后，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，其特征在于：建立存在外部扰动且部分状态不可测的挠性卫星姿态系统的状态空间模型包括：
3.根据权利要求2所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，其特征在于：设计非线性降维观测器和状态反馈控制器包括：
4.根据权利要求3所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，其特征在于：得到基于所述非线性降维观测器和所述状态反馈控制器且存在外部扰动和部分状态不可测的闭环系统包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于观测器的挠性卫星非线性混合h2/h∞控制方法，其特征在于：通过所述闭环系统生成挠性卫星姿态系统的非线性混合h2/h∞控制问题包...
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