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基于零和微分博弈的航天器相对位置容错控制

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针对带有执行器偏置故障和失效故障的航天器相对位置控制系统，本文提出了一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法。首先，利用线性二次调节设计反馈控制器以保证无故障时系统的渐近稳定性能;其次，将航天器相对位置容错控制问题转换为零和微分博弈问题，结合Hamilton-Jacobi-Issac(HJI)方程和极小极大原则设计最优控制律;最后，利用自适应动态规划方法设计评判网络对最优性能函数进行估计，构成自适应控制信号，保证了系统稳定性和状态最终一致有界。仿真结果表明了本文设计的容错控制律的有效性。
Fault-tolerant relative position control for spacecraft via zero-sum differential game
An optimal fault-tolerant control scheme based on zero-sum differential game is proposed for relative position control for spacecraft with actuator bias fault and loss of effectiveness fault.Firstly,a feedback control law is designed by linear quadratic adjustment to make the system without faults asymptotically stable.Secondly,the fault-tolerant control problem of spacecraft relative position control system is transformed into zero-sum differential game problem.The optimal control law is obtained by combining the Hamilton-Jacobi-Issac(HJI)equation and minimax principle.Finally,by utilizing adaptive dynamic programming(ADP),an adaptive control signal is designed by estimating the optimal cost function in a critic network,which guarantees the stability of the system and the uniformly ultimately bounded property of the system states.Simulation results show the effectiveness of the proposed scheme.

actuator faultfault-tolerant controlrelative position controlspacecraftzero-sum differential game

孟庆媛、姜斌、马亚杰、任好

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南京航空航天大学自动化学院,南京 210016

执行器故障 容错控制 相对位置控制 航天器 零和微分博弈

国家自然科学基金江苏省自然科学基金科技部高等学校学科创新引智基地项目机械结构力学及控制国家重点实验室(南京航空航天大学)自主研究课题航空科学基金

62020106003BK20211566B20007MCMS-I-0121G0320200007018001

2024

10.1360/SST-2022-0208

中国科学(技术科学)
中国科学院

中国科学(技术科学)

CSTPCD北大核心
影响因子：0.752
ISSN：1674-7259
年,卷(期)：2024.54(3)
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