衛(wèi)星編隊(duì)分布式有限時(shí)間隊(duì)形協(xié)同控制算法研究.pdf

1、衛(wèi)星編隊(duì)飛行在未來的太空中將扮演越來越重要的角色,作為一種新興的航天技術(shù),衛(wèi)星編隊(duì)能夠?qū)崿F(xiàn)單顆衛(wèi)星無法完成的諸多任務(wù),例如空間干涉儀、合成孔徑雷達(dá)等。并且相比于傳統(tǒng)的大衛(wèi)星,可以考慮將大衛(wèi)星進(jìn)行模塊化,這就在研發(fā)周期、發(fā)射成本、可靠性等方面更具有優(yōu)勢(shì)。通過對(duì)衛(wèi)星編隊(duì)飛行技術(shù)研究不難發(fā)現(xiàn),其在民用領(lǐng)域、科學(xué)領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域都展現(xiàn)了廣闊的應(yīng)用前景和實(shí)際價(jià)值。在實(shí)際的編隊(duì)飛行任務(wù)中,往往要求編隊(duì)成員之間以特定的隊(duì)形配合或者以特定的構(gòu)型進(jìn)行整體機(jī)

2、動(dòng)。傳統(tǒng)的控制器往往只能保證閉環(huán)系統(tǒng)漸進(jìn)穩(wěn)定,卻無法保證有限時(shí)間穩(wěn)定,有限時(shí)間穩(wěn)定控制器由于能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定,因而引起越來越廣泛的研究。本文即針對(duì)衛(wèi)星編隊(duì)飛行隊(duì)形協(xié)同,設(shè)計(jì)基于終端滑模的有限時(shí)間控制算法,實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間內(nèi)隊(duì)形捕獲和保持。
　　首先,本文研究發(fā)現(xiàn)分布式協(xié)同策略在協(xié)同問題中具有明顯優(yōu)勢(shì),并概括總結(jié)了描述分布式協(xié)同局部信息交互的代數(shù)圖譜理論知識(shí)。通過參考衛(wèi)星和編隊(duì)衛(wèi)星的動(dòng)力學(xué)方程建立了衛(wèi)星編隊(duì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)模型,并對(duì)編

3、隊(duì)成員之間的測(cè)量、通信等情況進(jìn)行假設(shè),對(duì)衛(wèi)星編隊(duì)協(xié)同問題做了全面的描述。
　　其次,為了實(shí)現(xiàn)有限時(shí)間隊(duì)形協(xié)同,設(shè)計(jì)了基于終端滑模的有限時(shí)間協(xié)同控制器,通過數(shù)學(xué)證明得出該控制器能夠?qū)崿F(xiàn)有限時(shí)間隊(duì)形捕獲、隊(duì)形保持、隊(duì)形機(jī)動(dòng)等目標(biāo),為了消除抖振現(xiàn)象,引入了兩種飽和函數(shù)?？紤]終端滑模控制器存在奇異的可能,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了非奇異終端滑?？刂破?。并分析比較了引入一致性協(xié)同項(xiàng)能有效改善協(xié)同作用效果。
　　最后,為了進(jìn)一步提升控制效果,考慮在非