摘要： 应用误差四元数法建立微分方程描述空间飞行器姿态的运动。设计控制方案并运用李雅普诺夫方法证明系统的稳定性。在此基础上用MATLAB 软件里的Simulink 工具箱来搭建仿真模型，其中使用S函数模块表示空间飞行器的数学模型。运行Simulink软件得到仿真波形。

关键字：空间飞行器；姿态控制；Simulink建模；S函数

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摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 课题研究的背景和意义-1

1.2 空间飞行器的国内研究现状-2

1.2.1 国内研究现状-2

1.2.2 国外研究现状-3

1.3 空间飞行器研究方法-4

1.4本文内容即章节安排-4

2. 动力学规律建模-5

2.1参考坐标系-5

2.2刚体空间飞行器动力学方程-6

2.3空间飞行器动力学欧拉方程描述-6

2.4四元数-7

2.5空间飞行器动能在体固联系内的一般表达式-11

2.6空间飞行器姿态运动方程式简化-11

3.控制理论-12

3.1经典控制-12

3.2现代控制-12

3.2.1 状态空间分析法-12

3.3 常用控制方法-13

4. 李雅普诺夫定理-14

4.1李雅普诺夫定理概述-14

4.2李雅普诺夫稳定性-14

4.2.1稳定性的定义-14

4.2.2证明稳定性方法-15

4.3李雅普诺夫扰动运动一阶近似的稳定性判据-15

4.4李雅普诺夫第二法的局限性-16

4.5李雅普诺夫非线性稳定性判据-16

4.6构造李雅普诺夫函数的一般方法-16

4.7李雅普诺夫稳定性分析方法-17

5.空间飞行器姿态机动控制的仿真-18

5.1 MATLAB仿真-18

5.2 Simulink的建模-18

5.3 S函数编辑-19

5.4 MATLAB绘图程序-20

5.4.2 subplot的用法-22

5.5控制规律的李雅普诺夫函数证明-22

5.6 To Workspace的使用-23

5.7 仿真过程-24

5.8 仿真结果分析-32

6.总结与展望-34

7.参考文献-35

8.致谢-37