Следящее управление ориентацией космического аппарата на основе метода бэкстеппинга с предопределенным временем при неопределенности матрицы инерции и внешних возмущениях
Работая с сайтом, я даю свое согласие на использование файлов cookie. Это необходимо для нормального функционирования сайта, показа целевой рекламы и анализа трафика. Статистика использования сайта обрабатывается системой Яндекс.Метрика
Научный журнал Моделирование, оптимизация и информационные технологииThe scientific journal Modeling, Optimization and Information Technology
cетевое издание
issn 2310-6018

Следящее управление ориентацией космического аппарата на основе метода бэкстеппинга с предопределенным временем при неопределенности матрицы инерции и внешних возмущениях

idВан Ц., Чжу Л.,  Селезнева М.С.,  idНеусыпин К.А., idФу Л.

УДК 681.51
DOI: 10.26102/2310-6018/2026.61.10.021

  • Аннотация
  • Список литературы
  • Об авторах

Рассматривается задача следящего управления ориентацией жесткого космического аппарата при неопределенности матрицы инерции и действии ограниченных внешних возмущений. Ориентационное движение описывается с использованием модифицированных параметров Родрига. Для объединения параметрических неопределенностей и внешних воздействий вводится обобщенное возмущение, оценивание которого выполняется нелинейным расширенным наблюдателем состояния с конечным временем сходимости ошибки оценивания. На основе метода бэкстеппинга синтезирован закон следящего управления с предопределенным временем. Его параметризация позволяет непосредственно задавать требуемую верхнюю границу времени переходного процесса, не связывая ее с начальными условиями системы. Для замкнутой системы получены условия практической устойчивости с предопределенным временем; доказательство основано на прямом методе Ляпунова. Численное моделирование проведено для трехосного движения космического аппарата при периодических возмущениях и изменяющейся матрице инерции. Сопоставление с регулятором с фиксированным временем сходимости показывает, что предлагаемый подход обеспечивает настраиваемую длительность переходного процесса, малые ошибки отслеживания ориентации и ограниченные управляющие моменты. Вычислительная структура сохраняет явную связь параметра настройки с требуемым временем маневра. Полученные результаты подтверждают применимость разработанного закона управления к задачам высокоточного ориентационного маневрирования.

1. Zhang J., Zhao W., Shen G., Xia Y. Disturbance observer-based adaptive finite-time attitude tracking control for rigid spacecraft. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems. 2021;51(11):6606–6613. https://doi.org/10.1109/TSMC.2019.2947320

2. Gao Sh., Liu X., Jing Y., Dimirovski G. A novel finite-time prescribed performance control scheme for spacecraft attitude tracking. Aerospace Science and Technology. 2021;118(11):107044. https://doi.org/10.1016/j.ast.2021.107044

3. Zou A.-M., Kumar K.D., de Ruiter A.H.J. Fixed-time attitude tracking control for rigid spacecraft. Automatica. 2020;113(4):108792. https://doi.org/10.1016/j.automatica.2019.108792

4. Jiang B., Li Ch., Hou Sh., Ma G. Fixed-time attitude tracking control for spacecraft based on adding power integrator technique. International Journal of Robust and Nonlinear Control. 2020;30(6):2515–2532. https://doi.org/10.1002/rnc.4897

5. Xie Sh., Chen Q., He X. Predefined-time approximation-free attitude constraint control of rigid spacecraft. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2023;59(1):347–358. https://doi.org/10.1109/TAES.2022.3183550

6. Cao T., Gong H., Han B. Observer-based predefined-time attitude control for spacecraft subject to loss of actuator effectiveness. Processes. 2022;10(11):2294. https://doi.org/10.3390/pr10112294

7. Hu L., Wang Z., Chen Ch., Yue H. Adaptive approximate predefined-time guaranteed performance control of uncertain spacecraft. Mathematics. 2025;13(5):832. https://doi.org/10.3390/math13050832

8. Du H., Zhang J., Wu D., Zhu W., Li H., Chu Zh. Fixed-time attitude stabilization for a rigid spacecraft. ISA Transactions. 2020;98(4):263–270. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2019.08.026

9. Li B., Hu Q., Yang Y. Continuous finite-time extended state observer based fault tolerant control for attitude stabilization. Aerospace Science and Technology. 2018;84:204–213. https://doi.org/10.1016/j.ast.2018.10.006

10. Wu C., Yan J., Shen J., Wu X., Xiao B. Predefined-time attitude stabilization of receiver aircraft in aerial refueling. IEEE Transactions on Circuits and Systems II: Express Briefs. 2021;68(10):3321–3325. https://doi.org/10.1109/TCSII.2021.3067695

11. Zhang J., Biggs J.D., Ye D., Sun Zh. Extended-state-observer-based event-triggered orbit-attitude tracking for low-thrust spacecraft. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems. 2020;56(4):2872–2883. https://doi.org/10.1109/TAES.2019.2955257

12. Wu Y.-Y., Zhang Y., Wu A.-G. Attitude tracking control for rigid spacecraft with parameter uncertainties. IEEE Access. 2020;8:38663–38672. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.2974572

Ван Цзэюй

ORCID |

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Бэйханский университет

Москва, Российская Федерация

Чжу Лун

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Москва, Российская Федерация

Селезнева Мария Сергеевна
Доктор технических наук, доцент

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Москва, Российская Федерация

Неусыпин Константин Авенирович
Доктор технических наук, профессор

Scopus | ORCID |

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Москва, Российская Федерация

Фу Ли
PhD, профессор

ORCID |

Бэйханский университет

Пекин, Китай

Ключевые слова: жесткий космический аппарат, следящее управление ориентацией, метод бэкстеппинга, предопределенное время, расширенный наблюдатель состояния, неопределенность матрицы инерции

Для цитирования: Ван Ц., Чжу Л., Селезнева М.С., Неусыпин К.А., Фу Л. Следящее управление ориентацией космического аппарата на основе метода бэкстеппинга с предопределенным временем при неопределенности матрицы инерции и внешних возмущениях. Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2026;14(10). URL: https://moitvivt.ru/ru/journal/article?id=2601 DOI: 10.26102/2310-6018/2026.61.10.021

© Ван Ц., Чжу Л., Селезнева М.С., Неусыпин К.А., Фу Л. Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NS 4.0)
22

Полный текст статьи в PDF

Скачать JATS XML

Поступила в редакцию 04.08.2026

Поступила после рецензирования 14.10.2026

Принята к публикации 23.10.2026

Опубликована 31.10.2026