【技术实现步骤摘要】
一种通信和计算约束下航天器编队飞行相对位置控制方法
本专利技术属于航天器控制
，具体来说，涉及一种通信和计算约束下航天器编队飞行相对位置控制方法。
技术介绍
随着小卫星技术的发展，航天器编队飞行技术取得了广泛的应用，主要集中在深空探测和对地球测量等领域。编队中的航天器通过网络进行通信交流，以获取相邻航天器的状态信息，进而设计自身的控制信号，最终各个航天器协同完成可变基线干涉、合成孔径成像、分布式传感等航天器编队飞行任务。相比于传统单个大型航天器，编队中的航天器可采用规模化生产，集中式发射，大大降低了生产成本和发射成本。多个航天器构成的编队飞行系统鲁棒性增强，当某一个编队航天器发生故障时，其他有效工作的航天器可重新调整构型，继续完成编队飞行任务。因此，航天器编队飞行技术在航天领域发挥着越来越重要的作用。但是由于编队航天器需要通过网络进行通信，完成协同联合控制，星间交换信息量很大，频繁的信息交流会造成通信网络的拥挤或者堵塞，造成信号接收延时或者导致信号丢失。同时，与单个大型航天器相比，编队航天器的星载计算机存在计算能力受限的问题，持续的控制信号计算可能会造成星载...
【技术保护点】
1.一种通信和计算约束下航天器编队飞行相对位置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立航天器编队飞行过程相对位置误差动力学模型；S2：基于有向图论，建立航天器编队飞行系统通信模型；S3：考虑模型不确定性，设计无需邻居相对速度信息的自适应相对位置协同控制器；S4：考虑通信和计算约束，设计事件触发适时通信策略。
【技术特征摘要】
1.一种通信和计算约束下航天器编队飞行相对位置控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立航天器编队飞行过程相对位置误差动力学模型；S2：基于有向图论，建立航天器编队飞行系统通信模型；S3：考虑模型不确定性，设计无需邻居相对速度信息的自适应相对位置协同控制器；S4：考虑通信和计算约束，设计事件触发适时通信策略。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，S1中，考虑由n个航天器构成的航天器编队飞行系统，以地心为原点，建立地心惯性坐标系O-XYZ，其中，O固定在地心上，OX轴沿着地球赤道平面和黄道平面的交线指向春分点，OZ轴指向北极，OY轴垂直于OX轴和OZ轴构成的平面，且OX轴，OY轴和OZ轴构成右手坐标系；设定一个虚拟航天器作为参考航天器，建立虚拟航天器参考坐标系LVLH，其坐标轴以o-xyz表示，其中，o位于参考航天器的质心，ox轴为参考航天器运行轨道的矢径方向，oz轴垂直于参考轨道平面，oy轴与ox轴、oz轴构成右手坐标系；假设参考航天器运行于真近点角为θ，半长轴为ac，离心率为ec的椭圆轨道，相对于地心的位置为Rc＝[Rc,0,0]T，其中表示参考航天器与地心在x轴方向上的距离；在虚拟航天器参考坐标系LVLH中，建立航天器编队飞行过程相对位置动力学模型为：其中，ρi＝[ρix,ρiy,ρiz]T表示第i个航天器相对于参考航天器的位置，其中，ρix，ρiy，ρiz分别为第i个航天器相对于参考航天器在x轴，y轴，z轴上的距离；vi＝[vix,viy,viz]T表示第i个航天器相对于参考航天器的速度，其中，vix，viy，viz分别为第i个航天器相对于参考航天器在x轴，y轴，z轴上的速度；mi表示第i个航天器的质量；ui表示第i个航天器的控制输入信号；表示第i个航天器的科氏力和离心力矩阵,其中，为参考航天器真近点角θ的一阶导数；表示第i个航天器的时变非线性项，如下：其中，为参考航天器真近点角θ的二阶导数；μ表示地心引力常数；反映参考航天器的平均运动；表示第i个航天器相对于地心的距离；ni(Ri,Rc)表示第i个航天器的重力力矩，定义如下：在此基础上，在虚拟航天器参考坐标系LVLH中，建立航天器编队飞行过程相对位置误差动力学模型；记第i个航天器的期待位置为ρid；编队中心位置为第i个航天器的期待位置相对于编队中心位置为ρiF，则上述三者满足关系定义相对位置误差为第i个航天器的期待速度为则相对速度误差为航天器编队飞行过程相对位置误差动力学模型为：3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，S2中，所述基于有向图论，建立航天器编队飞行系统通信模型：假设航天器编队飞行系统中所有航天器之间通过网络进行有向信息交流，只有存在信息交流路径的邻近航天器能够进行通信；通信模型描述...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡庆雷，石永霞，董宏洋，郭雷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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