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分布式航天器编队约定时间姿轨耦合协同控制

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针对具有参数不确定性、外部扰动和预设性能需求的航天器编队约定时间姿轨耦合控制问题，本文基于预设性能控制方法提出了一种低复杂度的约定时间编队姿轨耦合协同控制器，使得航天器在设定时间内形成编队，且编队误差满足预设的各种性能指标。首先，通过结合有限时间稳定概念引入一种约定时间性能函数，其系统稳定时间可以由使用者任意设定;然后，把约定时间性能函数与预设性能控制方法结合起来，提出了不依赖航天器质量和转动惯量等信息的约定时间编队协同控制器，保证了编队状态量的收敛性能和收敛时间，并使用李雅普诺夫理论证明了其稳定性。最后，通过仿真验证了该控制方案的有效性。
Appointed-time attitude-orbit coupling control for distributed spacecraft formation
This paper addresses the problem of appointed-time attitude and orbit coupled control for distributed space-craft formation with parameter uncertainties,external disturbances and requirements of prescribed performance.A low complexity cooperative controller was proposed based on the prescribed performance control method,which realized the spacecraft formation flying within the set time and the formation errors met the preset performance indexes.Firstly,an appointed-time performance function that can arbitrarily set the stability time of the system is introduced by using the concept of finite time stability.Secondly,by combining the appointed-time performance function with the prescribed per-formance control method,a appointed-time cooperative controller is designed to ensure the transient performance and the steady performance and finite-time stability of spacecraft formation control system.And the controller is independent of spacecraft mass and moment of inertia.Finally,the Lyapunov stability theorem is applied to prove the stability of the control system,and numerical simulation results show the effectiveness of the control law.

spacecraft formation flyingattitude and orbit coupled controlprescribed performance controlappointed-time controlspacecraft formation reconfiguration

刘岩、曹璐、秦开宇、肖冰、施孟佶、李维豪

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电子科技大学航空航天学院,四川成都 611713

军事科学院国防科技创新研究院,北京 100071

西北工业大学自动化学院,陕西西安 710072

航天器编队飞行 姿轨耦合控制 预设性能控制 约定时间控制 航天器队形重构

国家自然科学基金四川省科技厅项目四川省科技厅项目四川省科技厅项目

119723732022JDR01072020YJ00442021YFG0131

2024

10.7641/CTA.2023.20595

控制理论与应用
华南理工大学 中国科学院数学与系统科学研究院

控制理论与应用

CSTPCD北大核心
影响因子：1.076
ISSN：1000-8152
年,卷(期)：2024.41(5)
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