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1、第39卷第2期自动化学报Vol.39,No.22013年2月ACTAAUTOMATICASINICAFebruary,2013卫星编队飞行的鲁棒自适应控制方法董晓光1曹喜滨1张锦绣1施梨1摘要研究了主从式框架下编队飞行的相对控制问题.首先推导了描述主从星相对运动的完整非线性动力学模型,利用完整模型的无摄动形式提出了最优参考轨迹生成问题,并应用高斯伪谱法将此问题转换成非线性规划问题,使其可以数值求解;基于Lyapunov方法设计了闭环系统的鲁棒自适应控制器,在存在未知干扰、未知主星轨道参数与控制以及未知从星质量的情况下,仅利用相对状
2、态测量即能够保证闭环系统的参考轨迹跟踪误差和参数估计误差全局一致最终有界,并证明了跟踪误差的最终界可以通过选取合理的控制器参数使其任意小;最后给出了具体的仿真场景验证了本文主要结果的有效性.关键词编队飞行,鲁棒自适应,参数估计,最终有界,轨迹规划,伪谱法引用格式董晓光,曹喜滨,张锦绣,施梨.卫星编队飞行的鲁棒自适应控制方法.自动化学报,2013,39(2):132¡141DOI10.3724/SP.J.1004.2013.00132ARobustAdaptiveControlLawforSatelliteFormationFlyi
3、ng1111DONGXiao-GuangCAOXi-BinZHANGJin-XiuSHILiAbstractThispaperconsiderstherelativecontrolproblemofearth-orbitingformationsbasedontheleader-followerscheme.Thefullnonlineardynamicsdescribingtherelativemotionbetweentheleaderandthefollowerarederived.Thenon-perturbedformo
4、fthefulldynamicsisutilizedtoformulatetheoptimalreferencetrajectorygenerationproblemwhichistransformedintoanonlinearprogrammingproblemfornumericalsolutionbyGausspseudospectralmethod.ArobustadaptivecontrollerisdesignedbasedontheLyapunovmethod.Despitethepresenceofunknown
5、disturbance,unknownreferenceorbitparameters,unknowncontroloftheleader,andunknownmassofthefollower,thiscontrollercanguaranteetheglobaluniformultimateboundednessoftheclosed-loopsystemusingonlyrelativemeasurements.Theultimateboundofthetrackingerrorcanbemadearbitrarilysma
6、llbyproperchoiceofcontrollerparameters.Simulationresultsarepresentedtoillustratethee±ciencyofthemainresultsinthispaper.KeywordsFormation°ying,robustadaptive,parameterestimation,ultimateboundedness,trajectorygeneration,pseudospectralmethodCitationXiao-GuangDong,Xi-BinC
7、ao,Jin-XiuZhang,LiShi.Arobustadaptivecontrollawforsatelliteformation°ying.ActaAutomaticaSinica,2013,39(2):132¡141多颗小卫星编队飞行作为替代传统大卫星的方近圆轨道,且其在推导过程中对非线性项进行了线案受到了国内外的广泛关注,自主的相对控制是实性化,加之CW方程未考虑摄动因素的影响,因此现卫星编队飞行的关键技术,而编队飞行的复杂性基于CW方程设计的控制器可能会造成额外的燃料对控制器设计带来了很大的挑战,因此国内外学者消耗且
8、无法为高精度任务提供足够的性能,为此,近在此领域展开了大量研究,目前的编队控制技术主几年学者开始基于描述相对运动的完整非线性动力要基于星间相对运动的两种描述方法,即基于相对学模型来设计控制器,deQueiroz等[3]首先利用完位置和速度的描述(典
