編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線構(gòu)型保持方法研究.pdf

1、隨著小衛(wèi)星技術(shù)的進(jìn)步，微小衛(wèi)星編隊(duì)飛行的相關(guān)控制技術(shù)得到越來越多的研究，編隊(duì)衛(wèi)星具有造價(jià)低、性能好、魯棒性高等優(yōu)點(diǎn)。特別是在編隊(duì)衛(wèi)星構(gòu)成虛擬天線的飛行任務(wù)中，需要通過調(diào)節(jié)微小衛(wèi)星的姿態(tài)和它們之間的相對(duì)構(gòu)型來實(shí)現(xiàn)虛擬天線的功能。微小衛(wèi)星編隊(duì)的協(xié)同控制問題是比較前沿問題，可以抽象為多智能體之間的協(xié)同控制。針對(duì)編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線構(gòu)型保持這項(xiàng)具體的航天任務(wù)，研究了不同的微小衛(wèi)星分布式協(xié)同控制算法，主要內(nèi)容包括：含有通信時(shí)滯的編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線的姿態(tài)

2、同步控制算法、編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線構(gòu)型的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模式研究、基于多領(lǐng)航者的編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線構(gòu)型的協(xié)同控制。
　　本文首先介紹了編隊(duì)衛(wèi)星飛行的研究背景和現(xiàn)狀，運(yùn)動(dòng)模型以及虛擬天線的概念，然后對(duì)課題研究所需的數(shù)學(xué)與控制理論基礎(chǔ)進(jìn)行介紹，包括代數(shù)圖論、矩陣?yán)碚?、坐?biāo)變換、系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的相關(guān)知識(shí)等。其次，基于多智能體協(xié)同控制理論提出了三種不同情況下的姿態(tài)控制算法：含有通信時(shí)滯的編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線的姿態(tài)同步控制算法，針對(duì)二階積分系統(tǒng)設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控

3、制算法，并且證明了系統(tǒng)在時(shí)滯有界的情況下能夠達(dá)到收斂一致，利用系統(tǒng)的拉普拉斯變換在頻域證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)求出了最大時(shí)滯；編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線構(gòu)型的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)模式研究，設(shè)計(jì)了一種三維坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)的控制律，能夠使任意初始位置的編隊(duì)衛(wèi)星收斂到指定的平面做復(fù)合旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使用了坐標(biāo)變換來設(shè)計(jì)并分析系統(tǒng)；基于多領(lǐng)航者的編隊(duì)衛(wèi)星虛擬天線構(gòu)型的協(xié)同控制，設(shè)計(jì)了一種非線性控制律，能夠使跟隨者衛(wèi)星收斂到多領(lǐng)航者所形成的凸包內(nèi)，并且在受到擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定