為解決航天器編隊飛行系統(tǒng)中存在通信時延、參數(shù)不確定的跟蹤問題,并實現(xiàn)避免碰撞的控制目標,基于編隊航天器的相對運動非線性動力學模型和勢函數(shù)方法,對航天器編隊飛行系統(tǒng)的自適應(yīng)協(xié)同避碰控制方法進行了研究.首先,在全狀態(tài)反饋控制的情況下,提出了一種對通信時延和參數(shù)不確定具有魯棒性的自適應(yīng)協(xié)同避碰控制律;其次,進一步考慮速度信息不可測量的情況,通過引入一種新型濾波器設(shè)計了無速度測量的自適應(yīng)協(xié)同避碰控制律,使得編隊航天器實現(xiàn)對期望軌跡的跟蹤,同時能夠保證航天器編隊飛行系統(tǒng)中航天器在安全區(qū)域飛行,避免發(fā)生相互碰撞.最后,針對全狀態(tài)反饋和無速度測量反饋的情況分別分析了航天器編隊飛行閉環(huán)系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性,顯著增強了閉環(huán)系統(tǒng)對通信時延和參數(shù)不確定的魯棒性.結(jié)果表明,所設(shè)計的兩種自適應(yīng)協(xié)同避碰控制律可以有效地保證編隊飛行航天器對期望軌跡的跟蹤,且系統(tǒng)可以實現(xiàn)避免碰撞的編隊飛行任務(wù). 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學學報. 2020,52(04)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

編隊航天器飛行系統(tǒng)坐標系

在全狀態(tài)反饋自適應(yīng)協(xié)同避碰控制律(8)～(10)的作用下,圖2、3分別為航天器編隊相對位置誤差曲線和相對速度誤差曲線.由圖2、3可以看出,在跟蹤到期望位置的過程中,編隊航天器相對于參考航天器速度收斂于零附近,同時編隊航天器相對距離在100 s后基本保持不變,在任意時刻相對距離均不小于c=10 m,避免碰撞的發(fā)生.圖3 全狀態(tài)反饋相對速度誤差曲線

圖2 全狀態(tài)反饋相對位置誤差曲線其次,設(shè)置無速度測量自適應(yīng)協(xié)同避碰控制律(15)～(16)中的參數(shù)如下:β=1,ξi=0.1通信拓撲圖為無向圖,則aij=0.3,反之a(chǎn)ij=0.

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Nonlinear control of spacecraft formation flying with disturbance rejection and collision avoidance[J]. 倪慶,黃奕勇,陳小前.  Chinese Physics B. 2017(01)
[2]非合作交會對接的姿態(tài)和軌道耦合控制[J]. 郭永,宋申民,李學輝.  控制理論與應(yīng)用. 2016(05)
[3]雙星電磁編隊的動力學平衡態(tài)穩(wěn)定性與控制[J]. 黃渙,楊樂平,朱彥偉,張元文.  國防科技大學學報. 2013(03)
[4]考慮避免碰撞的編隊衛(wèi)星自適應(yīng)協(xié)同控制[J]. 鄭重,宋申民.  航空學報. 2013(08)
[5]帶時延和拓撲切換的編隊衛(wèi)星魯棒協(xié)同控制[J]. 張保群,宋申民,陳興林.  宇航學報. 2012(07)



本文編號：3483608