衛(wèi)星編隊分布式有限時間隊形協(xié)同控制算法研究.pdf

1、衛(wèi)星編隊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。通過對衛(wèi)星編隊飛行技術(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)用前景和實際價值。在實際的編隊飛行任務(wù)中,往往要求編隊成員之間以特定的隊形配合或者以特定的構(gòu)型進行整體機

2、動。傳統(tǒng)的控制器往往只能保證閉環(huán)系統(tǒng)漸進穩(wěn)定,卻無法保證有限時間穩(wěn)定,有限時間穩(wěn)定控制器由于能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)有限時間穩(wěn)定,因而引起越來越廣泛的研究。本文即針對衛(wèi)星編隊飛行隊形協(xié)同,設(shè)計基于終端滑模的有限時間控制算法,實現(xiàn)有限時間內(nèi)隊形捕獲和保持。
　　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,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。通過參考衛(wèi)星和編隊衛(wèi)星的動力學(xué)方程建立了衛(wèi)星編隊的相對運動模型,并對編

3、隊成員之間的測量、通信等情況進行假設(shè),對衛(wèi)星編隊協(xié)同問題做了全面的描述。
　　其次,為了實現(xiàn)有限時間隊形協(xié)同,設(shè)計了基于終端滑模的有限時間協(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)有限時間隊形捕獲、隊形保持、隊形機動等目標(biāo),為了消除抖振現(xiàn)象,引入了兩種飽和函數(shù)?？紤]終端滑?？刂破鞔嬖谄娈惖目赡?進一步設(shè)計了非奇異終端滑模控制器。并分析比較了引入一致性協(xié)同項能有效改善協(xié)同作用效果。
　　最后,為了進一步提升控制效果,考慮在非