分布式SAR构型优化设计与基于事件驱动机制的构型控制.pdf

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1、硕士学位论文分布式SAR构型优化设计与基于事件驱动机制的构型控制CONFIGURATIONOPTIMIZATIONOFDISTRIBUTEDSARANDCONFIGURATIONCONTROLBASEDONEVENT-TRIGGERINGMECHANNISM吴姣哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：V448.2学校代码：10213国际图书分类号：629.78密级：公开工程硕士学位论文分布式SAR构型优化设计与基于事件驱动机制的构型控制硕士研究生：吴姣导师：刘明教授申请学位：工程硕士学科：航天工程所在单位：卫星技术研究所答

2、辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:V448.2U.D.C:629.78DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringCONFIGURATIONOPTIMIZATIONOFDISTRIBUTEDSARANDCONFIGURATIONCONTROLBASEDONEVENT-TRIGGERINGMECHANNISMCandidate：WuJiaoSupervisor：Prof.LiuMingAcademicDegreeAppliedfor：M

3、asterofEngineeringSpeciality：AerospaceEngineeringAffiliation：ResearchCenterofSatelliteTechDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要编队卫星系统具有“集群化”和“空间分布”的特征，使得该运行方式和单个卫星相比具有巨大技术优势。因此卫星编队飞行的模式自打上世纪九十年代产生以来，一直备受关注。

4、近年来航天专家们也在为将编队飞行的理论成果应用到实际工程项目中做出了不懈的努力。分布式合成孔径雷达系统便是将卫星编队技术和航天遥感技术中的星载雷达技术相结合的产物。卫星编队系统通过一定的构型，可为合成孔径雷达提供超长可变基线，大幅提高雷达性能，为雷达测量系统提供了良好平台。在卫星编队飞行的控制问题中，由于空间干涉测量任务中编队构型一般较大，星间距离较远，这种情况下容易出现通信带宽不足的情况。事件驱动策略就是针对通信资源不足而提出的一种控制策略。本文以分布式SAR系统的InSAR测高任务为研究背景，进行了构型优化设计，并结合事件

5、驱动策略，进行构型维持控制的研究。本论文主要研究内容如下：研究了InSAR测高任务背景下，编队卫星的多基线构型优化设计问题。设计步骤分为三步。第一步，建立测高误差与基线之间的关系，建立基线矢量与编队构型参数之间的关系，以达到一定测高精度的时间比例为优化问题的目标函数，以通用编队构型参数为设计变量进行长基线的优化设计。第二步，结合不同的相位估计方法，以降低相位解缠的难度为设计目标，进行长短基线比例的优化设计。第三步，结合所设计的长短基线，完成多基线分布式InSAR系统构型的设计。在构型优化设计的基础上，考虑编队卫星数目较少的情况

6、，采用主从式编队控制结构，进行构型维持控制器的设计。首先，针对无扰动的标称系统，设计LQR最优控制器和逆最优控制器。其次，针对扰动项和模型不确定性设计积分滑模鲁棒控制器。最后结合最优控制和滑模控制，得到两种构型维持最优滑模控制器。通过仿真验证，证明最优滑模控制器能够使得编队构型在有扰动的情况下稳定在期望构型附近，弥补了最优控制器鲁棒性较差的缺点。考虑参与编队卫星数目较多的多基线构型中，主从式结构可靠性较低、对主星性能要求严格、构型机动时不能保持队形等问题。在分布式编队结构的情况下，设计了基于事件驱动机制的编队位置协同控制器。首

7、先在无向通信拓扑结构下，进行编队位置协同控制问题描述。其次，利用系统当前状态值，进行事件驱动机制阈值的设计。然后，在存在外界扰动，考虑质量参数不确定性的I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文情况下，设计基于事件驱动机制的自适应位置协同控制。接着，考虑到实际情况下，受轨道控制执行机构的限制，推导了在控制力受限情况下上述控制器的有效性。最后，为了克服系统稳定状态时的Zeno现象，在事件驱动阈值中引入静态门限。仿真结果验证了控制器的有效性。关键词：构型优化设计；最优滑模控制；事件驱动传送机制；位置协同控制II哈尔滨工业大学工程硕士学位论文

8、AbstractSpacecraftformationflyinghascharacteristicsof“clustering”and“spatialdistribution”.Comparedwithsinglesatellite,thistwocharacteristi