編隊衛(wèi)星虛擬天線構型保持方法研究.pdf

1、隨著小衛(wèi)星技術的進步，微小衛(wèi)星編隊飛行的相關控制技術得到越來越多的研究，編隊衛(wèi)星具有造價低、性能好、魯棒性高等優(yōu)點。特別是在編隊衛(wèi)星構成虛擬天線的飛行任務中，需要通過調節(jié)微小衛(wèi)星的姿態(tài)和它們之間的相對構型來實現(xiàn)虛擬天線的功能。微小衛(wèi)星編隊的協(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。針對編隊衛(wèi)星虛擬天線構型保持這項具體的航天任務，研究了不同的微小衛(wèi)星分布式協(xié)同控制算法，主要內容包括：含有通信時滯的編隊衛(wèi)星虛擬天線的姿態(tài)

2、同步控制算法、編隊衛(wèi)星虛擬天線構型的旋轉運動模式研究、基于多領航者的編隊衛(wèi)星虛擬天線構型的協(xié)同控制。
　　本文首先介紹了編隊衛(wèi)星飛行的研究背景和現(xiàn)狀，運動模型以及虛擬天線的概念，然后對課題研究所需的數(shù)學與控制理論基礎進行介紹，包括代數(shù)圖論、矩陣理論、坐標變換、系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的相關知識等。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：含有通信時滯的編隊衛(wèi)星虛擬天線的姿態(tài)同步控制算法，針對二階積分系統(tǒng)設計了相應的控

3、制算法，并且證明了系統(tǒng)在時滯有界的情況下能夠達到收斂一致，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，同時求出了最大時滯；編隊衛(wèi)星虛擬天線構型的旋轉運動模式研究，設計了一種三維坐標系統(tǒng)內的控制律，能夠使任意初始位置的編隊衛(wèi)星收斂到指定的平面做復合旋轉運動，使用了坐標變換來設計并分析系統(tǒng)；基于多領航者的編隊衛(wèi)星虛擬天線構型的協(xié)同控制，設計了一種非線性控制律，能夠使跟隨者衛(wèi)星收斂到多領航者所形成的凸包內，并且在受到擾動時系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定