剛体宇宙機の姿勢追従制御におけるシステム不確定性および外部摂動の問題に対処するために、事前定義時間スライディングモードコントローラ（PTSMC）が提案された。まず、四元数を姿勢パラメータとした宇宙機姿勢追従制御システムを示し、誤差四元数と誤差角速度を用いて事前定義時間スライディング面を設計した。次に、宇宙機システムの不確定性と外部摂動を考慮し、非保守的な上限を持つPTSMCを設計し、境界層技術によってシステムの振動を低減した。最後に、ライプノフ関数の設計により、提案コントローラの事前定義時間安定性およびシステム収束時間上界の非保守性を証明した。シミュレーション結果は、剛体宇宙機の姿勢追従誤差精度が1.5×10^-6 rad、角速度追従誤差精度が2×10^-6 rad/sに達することを示している。既存の事前定義時間コントローラと比較して、提案コントローラはより非保守的な安定化時間上限を持ち、従来のPD制御や非特異終端スライディングモード制御と比較して、より高い追従精度とロバスト性を有している。さらに、3自由度エアフローティングプラットフォームでの姿勢追従実験により、制御手法の有効性を示しており、角度追従誤差は0.1 rad未満、位置追従誤差は0.2 m未満である。

宇宙機; 姿勢追従; 事前定義時間制御; スライディングモード制御