模塊化航天器分布式協(xié)調(diào)控制方法研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展，空間航天系統(tǒng)的功能越來越強(qiáng)大，航天器的結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。當(dāng)航天器上某單一功能失效時，極有可能使得整個航天器系統(tǒng)失效，由于單個復(fù)雜航天器的造價極其昂貴，這勢必造成極大的損失。在此背景下，由多個簡單模塊組成的模塊化航天器系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其飛行技術(shù)研究引起了世界各航天大國的重視。模塊化航天器系統(tǒng)在深空探測、科學(xué)實驗、對地勘測和軍事領(lǐng)域等方面有巨大的意義。本學(xué)位論文在總結(jié)現(xiàn)有結(jié)果的基礎(chǔ)上，考慮模塊姿態(tài)和相對軌道的Lagra

2、nge模型，運(yùn)動結(jié)合多智能體系統(tǒng)特別是多Lagrange系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方面的成果，從理論方面對模塊化航天器系統(tǒng)的分布式協(xié)調(diào)控制進(jìn)行深入的研究。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　首先在無向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中研究了模塊化航天器系統(tǒng)的分布式姿態(tài)同步控制問題，包括無參考信號的分布式姿態(tài)一致性、參考信號為固定姿態(tài)的分布式姿態(tài)調(diào)節(jié)以及參考信號時變的分布式姿態(tài)跟蹤，分別針對全狀態(tài)反饋和輸出狀態(tài)反饋提出了相應(yīng)的控制算法。對無參考信號的一致性，設(shè)計的算法僅依賴于

3、自身和相鄰模塊的信息，而對具有參考信號的分布式姿態(tài)調(diào)節(jié)和分布式姿態(tài)跟蹤，假設(shè)僅有部分模塊能獲取參考信號的信息。對基于輸出反饋的控制算法，設(shè)計了無源觀測器對速度進(jìn)行估計。
　　在一般的有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中研究了模塊化航天器系統(tǒng)的分布式姿態(tài)同步控制問題，同樣包括無參考信號的分布式姿態(tài)一致性、參考信號為固定姿態(tài)的分布式姿態(tài)調(diào)節(jié)以及參考信號時變的分布式姿態(tài)跟蹤，分別針對全狀態(tài)反饋和無相對速度信息反饋兩種情形提出了相應(yīng)的控制算法。此外，還考慮了具

4、有未知上界的有界干擾，并通過自適應(yīng)增益的方法解決了干擾上界未知的難題。對全狀態(tài)反饋的姿態(tài)同步控制問題，設(shè)計的算法僅依賴于自身和相鄰模塊的信息。而對無相對速度信息反饋的姿態(tài)同步控制算法，首先指出只要控制增益選得足夠大，閉環(huán)系統(tǒng)將會是漸近穩(wěn)定的。針對控制增益過大的問題，提出了基于自適應(yīng)增益的控制算法，巧妙地解決的這一問題。
　　在一般的有向拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中研究了模塊化航天器系統(tǒng)相對軌道的分布式隊形控制問題，根據(jù)各模塊所用信息的多少，研究了以