多航天器分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制問(wèn)題研究.pdf

1、航天器編隊(duì)飛行是當(dāng)前航天領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用空間。姿態(tài)協(xié)調(diào)控制是編隊(duì)飛行的一個(gè)重要課題,它在不同的任務(wù)中有著重要的應(yīng)用價(jià)值,引起了國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者的廣泛關(guān)注。本文在總結(jié)現(xiàn)有結(jié)果的基礎(chǔ)上，從理論方面對(duì)多航天器分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制中的一些實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究,主要完成了以下幾方面的工作:
　　多航天器分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制?；贚yapunov穩(wěn)定性理論和代數(shù)圖論,在無(wú)向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下,設(shè)計(jì)了分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)跟蹤算法,能夠?qū)崿F(xiàn)航天

2、器姿態(tài)跟蹤和同步。當(dāng)通信時(shí)延存在時(shí),給出了分布式姿態(tài)一致性算法,分別在無(wú)向和有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下,實(shí)現(xiàn)了是否為零最終姿態(tài)角速度的姿態(tài)同步,保證了閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。考慮有限時(shí)間控制,在無(wú)向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下給出了兩種分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制律,能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定。
　　輸入受限的多航天器分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制。通過(guò)引入有界函數(shù),在無(wú)向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下分別設(shè)計(jì)了輸入受限的分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)跟蹤和一致性算法。在研究一致性問(wèn)題時(shí),通過(guò)引入輔助變量,設(shè)計(jì)了改進(jìn)

3、的輸入受限姿態(tài)一致性算法,使得航天器控制力矩的界不依賴于相鄰航天器的數(shù)量。針對(duì)通信時(shí)延存在情況,設(shè)計(jì)了輸入受限的多航天器分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制算法。可以證明通信時(shí)延存在時(shí)所設(shè)計(jì)的控制算法能實(shí)現(xiàn)航天器的姿態(tài)同步。
　　多航天器分布式輸出反饋?zhàn)藨B(tài)協(xié)調(diào)控制?？紤]在絕對(duì)角速度和相對(duì)角速度不可測(cè)時(shí),在無(wú)向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下,首先設(shè)計(jì)了多航天器分布式輸出反饋?zhàn)藨B(tài)協(xié)調(diào)控制算法,保證了閉環(huán)系統(tǒng)的漸近穩(wěn)定性。當(dāng)輸入受限時(shí),設(shè)計(jì)了分布式輸出反饋?zhàn)藨B(tài)協(xié)調(diào)控制算法,

4、只要控制參數(shù)滿足一定條件,可以實(shí)現(xiàn)輸入受限,并且需要的條件不依賴于相鄰航天器的數(shù)量?；谟邢迺r(shí)間控制技術(shù),研究了多航天器分布式輸出反饋?zhàn)藨B(tài)協(xié)調(diào)控制問(wèn)題,保證了閉環(huán)系統(tǒng)的有限時(shí)間穩(wěn)定性。
　　具有未知不確定性的多航天器分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)控制。研究了多航天器分布式有限時(shí)間姿態(tài)協(xié)調(diào)控制問(wèn)題,考慮外部有界干擾,在無(wú)向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下設(shè)計(jì)了分布式姿態(tài)一致性算法,在有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下設(shè)計(jì)了分布式姿態(tài)協(xié)調(diào)跟蹤算法,保證了閉環(huán)系統(tǒng)的有限時(shí)間穩(wěn)定性?？紤]固定時(shí)延