基于一致性理論的航天器編隊協(xié)同控制方法研究.pdf

1、航天器編隊系統(tǒng)通過多航天器協(xié)同工作以完成諸多單一航天器難以完成的空間任務，近十年來備受國際航天領域的廣泛關注。編隊協(xié)同控制是實現(xiàn)航天器編隊飛行的關鍵技術之一，也是航天領域研究的熱點與難點，尚沒有完善成熟的解決方案。本文利用代數(shù)圖論這一形式化數(shù)學工具，研究了基于變權無向圖的二階一致性算法，并將其應用于航天器編隊初始化防碰撞協(xié)同控制和相對方位約束下的航天器編隊姿態(tài)同步協(xié)同控制等問題，取得了以下創(chuàng)新研究成果：
　　為了提高基于加權無向圖

2、一致性算法的分布式協(xié)同控制系統(tǒng)的性能，針對二階多智能體系統(tǒng)，提出了一類與狀態(tài)變量相關加權一致性(SBWC:State-Based Weighted Consensus)算法，通過對其進行漸近一致性分析給出了此類狀態(tài)相關變權系數(shù)的選取條件。分別針對無Leader和一個固定Leader這兩種編隊情況，基于人工勢場法給出了與位置矢量相關的無向圖加權策略，進而給出了相應的二階一致性算法，同時基于LaSalle不變集原理證明了該算法的漸近一致性，

3、并通過數(shù)值仿真驗證了該算法的一致性。
　　針對航天器編隊初始化協(xié)同控制任務，給出了基于匈牙利算法的頂層任務分配策略和基于SBWC的底層分布式協(xié)同控制策略相結合的分散式遞階控制結構。針對底層分布式協(xié)同控制，構造了與航天器相對位置矢量反相關的人工勢函數(shù)，在此基礎上給出了基于SBWC的航天器編隊初始化協(xié)同控制算法，有效地解決了編隊初始化過程中的碰撞問題。這也解決了多固定Leader下編隊的一致性協(xié)同控制問題。最后，通過理論證明了該算法的