一种具有多领航者的姿态协同控制算法-论文.pdf

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1、第45卷第3期Vo1．45NO．3哈尔滨工业大学学报2013年3月J0URNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOL0GYMar．2013一种具有多领航者的姿态协同控制算法张安慧，孔宪仁，张世杰，王峰(哈尔滨工业大学卫星技术研究所，150001哈尔滨)摘要：针对姿态角信息拓扑为无向图且角速度信息拓扑为有向图的情况，提出了一种基于相对姿态角和相对角速度信息的包容算法，利用代数图论理论，分析了姿态包容控制对角速度信息拓扑的约束条件．并针对无法获取相对角速度信息的情况，提出一种含角速度阻尼的控制策略，利用李雅普诺夫方法证明

2、了该算法能够实现包容控制．系统仿真验证了所得结论的正确性．关键词：编队；领航一跟随结构；姿态协同控制；代数图论；包容控制中图分类号：V448．2文献标志码：A文章编号：0367—6234(2013)03—0001—06DistributedattitudecooperativecontrolwithmultipleleadersZHANGAnhui，KONGXianren，ZHANGShijie，WANGFeng(ResearchCenterofSatelliteTechnology，HarbinInstituteofTechnol

3、ogy，150001Harbin，China)Abstract：Attitudecontainmentcontrolisakindofdistributedcooperativecontrolwithmultipleleaders，whoseobjectiveistodriveallthefollowersintotheleadersformedconvexhul1．Forthecaseofundirectedangularinformationtopologyanddirectedangularvelocityinformatio

4、ntopology，acontainmentcontrolalgorithmbasedOFtrelativeangularandrelativeangularvelocityisproposed，andtheconstrainedconditionsfortheangularvelocityinformationtopologytoensurecontainmentobjectiveareobtainedbyusingalgebraicgraphtheory．Whentherelativeangularvelocityisunava

5、ilable，acontainmentcontrolalgorithmwithdampingelementonangularvelocityisproposed，anditsconvergenceisprovedbyLyapunovmethod．Numericalsimulationsresultsvalidatethecorrectnessofthealgorithm．Keywords：formationflying；leader—followerstructure；attitudecooperativecontrol；algeb

6、raicgraphtheory；containmeFltcontrol航天器间协同控制是整个航天器编队系统完向保持在由领航卫星形成的指向区域内(称为跟成空间在轨任务的重要保证，也是近年来航天控随者)，以实现扩大观测视场或进行观测目标搜制领域研究的前沿方向和热点问题．协同控制策寻等任务．为降低星间通信或相对测量成本，通常略主要包括集中式和分布式，由于后者具有更强采用分布式协同控制策略，每颗航天器仅能够同的容错性和鲁棒性，因此得到了众多学者的广泛部分成员卫星进行信息交互．与上述航天器编队关注．应用密切相关的研究方向是多智能体系统的包容对

7、于地球监视或天文观测等航天器编队应控制问题．用，有必要对某些成员航天器的指向进行设置，使包容控制是一种具有多领航者的分布式协同其围成目标区域(称为领航者)，其他成员卫星指控制问题，其主要目的是通过设计跟随者的控制策略，使跟随者收敛到领航者围成的凸包内．其中收稿日期：2012—03～27．领航者具有较强的感知、通信和信息处理能力，能基金项目：国家自然科学基金资助项目(60904051)．作者简介：张安慧(1980一)，女，博士研究生；够在探测到目标或障碍物时自动生成目标区域或孔宪仁(1961一)，男，教授，博士生导师；安全区域，然后引

8、导跟随者进入该区域．包容控制张世杰(1979一)，男，副教授，博士生导师通信作者：张安慧，zh—anhui@126．com．具有广泛的潜在应用，包括移动危险物品J、深·2·哈尔滨工业大学学报第45卷空探测和地面监测u-等．为边集．边(