一種復(fù)雜條件下編隊(duì)姿態(tài)協(xié)同控制方法

彭司萍, 龍正平, 馬 肸

(火箭軍工程大學(xué)理學(xué)院，西安 710025)

一種復(fù)雜條件下編隊(duì)姿態(tài)協(xié)同控制方法

彭司萍, 龍正平, 馬 肸

(火箭軍工程大學(xué)理學(xué)院，西安 710025)

針對(duì)無(wú)角速度量測(cè)及飽和輸入條件下的編隊(duì)姿態(tài)協(xié)同控制問(wèn)題，將未知飽和控制影響與外部擾動(dòng)合并為復(fù)合外部擾動(dòng)，設(shè)計(jì)了一種外部狀態(tài)觀測(cè)器準(zhǔn)確估計(jì)系統(tǒng)角速度和復(fù)合外部擾動(dòng)；在此基礎(chǔ)上，提出了一種有限時(shí)間滑模協(xié)同控制律，通過(guò)構(gòu)造合適的Lyapunov函數(shù)從理論上證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；仿真結(jié)果表明，該方法能夠在有限時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)姿態(tài)的準(zhǔn)確估計(jì)和協(xié)同控制。

編隊(duì)協(xié)同； 航天飛行器； 狀態(tài)觀測(cè)器； 外部擾動(dòng)； 飽和輸入； 滑模控制

0 引言

編隊(duì)飛行由于在軍事偵察、深空探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)和定位服務(wù)等領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)和廣闊前景而引起專家和學(xué)者的高度重視[1-5]。與單個(gè)飛行器相比，編隊(duì)協(xié)同控制不僅需要在局部連通條件下保證編隊(duì)實(shí)現(xiàn)隊(duì)形、姿態(tài)協(xié)同控制[6]，而且需要克服外部擾動(dòng)、控制飽和、通信時(shí)延和模型不確定性等因素的影響[7]，這就使得控制律設(shè)計(jì)變得異常復(fù)雜。因此，在復(fù)雜條件下，如何設(shè)計(jì)高精度和強(qiáng)魯棒性的協(xié)同控制律仍然是當(dāng)前編隊(duì)協(xié)同控制研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題[8-12]。

從公開文獻(xiàn)來(lái)看，針對(duì)單個(gè)飛行器無(wú)角速度量測(cè)條件下的控制律設(shè)計(jì)已經(jīng)比較成熟。文獻(xiàn)[13]利用剛體被動(dòng)特性，設(shè)計(jì)了基于姿態(tài)誤差四元數(shù)的非線性濾波器作為反饋輸入，從而消除角速度量測(cè)的必要性；……