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,衛(wèi)星編隊能夠實現(xiàn)單顆衛(wèi)星無法完成的諸多任務,例如空間干涉儀、合成孔徑雷達等。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)星編隊飛行技術研究不難發(fā)現(xiàn),其在民用領域、科學領域和軍事領域都展現(xiàn)了廣闊的應用前景和實際價值。在實際的編隊飛行任務中,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)定控制器由于能夠實現(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,設計基于終端滑模的有限時間控制算法,實現(xiàn)有限時間內隊形捕獲和保持。
　　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,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,設計了基于終端滑模的有限時間協(xié)同控制器,通過數(shù)學證明得出該控制器能夠實現(xiàn)有限時間隊形捕獲、隊形保持、隊形機動等目標,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,進一步設計了非奇異終端滑?？刂破?。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