SE（3）上鲁棒自适应姿轨跟踪控制的方法、装置及介质制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种李群SE（3）上鲁棒自适应姿轨跟踪控制的方法、装置及介质，属于航天器姿轨控制技术领域；该方法可以包括：针对以指数坐标描述的航天器姿轨运动学和动力学方程，分离由弹性振动引发的集总扰动项，获得分离后的动力学模型；构建用于将未量化的控制信号进行量化的迟滞量化器模型；根据新定义的空间惯性列向量将所述分离后的动力学模型重构为空间惯性向量形式下的动力学模型；根据积分滑模面确定包含有未量化的控制信号的未量化控制器以及自适应律；将所述未量化控制器中的未量化的控制信号通过所述迟滞量化器模型进行量化，得到重构后的动力学模型中的量化后的控制信号。后的控制信号。后的控制信号。

【技术实现步骤摘要】
SE（3）上鲁棒自适应姿轨跟踪控制的方法、装置及介质


[0001]本专利技术实施例涉及航天器姿轨控制
，尤其涉及一种李群SE（3）上鲁棒自适应姿轨跟踪控制的方法、装置及介质。

技术介绍

[0002]对于航天器的姿轨控制方案，目前已经开发了各种用于处理模型不确定性的自适应控制器，但这些控制器大多应用于航天器3自由度的姿态控制领域，针对姿
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轨
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结构耦合情形下的航天器跟踪控制方案较少。在一些常规方案中，提出了一种自适应空间惯量的航天器姿
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轨耦合跟踪控制方法，但该方法存在3方面的缺陷：其一该方法基于航天器的刚体假设，未能考虑航天器机动过程中产生的弹性振动影响；其二忽略了空间环境的扰动项，这就导致控制器鲁棒性较差；其三忽略了模型中的重力项(包含重力梯度力矩和重力)，尽管重力梯度力矩数量级很小，一般可视为空间环境的扰动，但重力的数量级要远大于此，不可忽略。此外，由于航天器控制系统进行信号传输的带宽有限，因此还需要考虑到通信受限的问题。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种李群SE（3）上鲁棒自适应姿轨跟踪控制的方法，其特征在于，所述方法包括：针对以指数坐标描述的航天器姿轨运动学和动力学方程，分离由弹性振动引发的集总扰动项，获得分离后的动力学模型；构建用于将未量化的控制信号进行量化的迟滞量化器模型；根据新定义的空间惯性列向量将所述分离后的动力学模型重构为空间惯性向量形式下的动力学模型；根据积分滑模面确定包含有未量化的控制信号的未量化控制器以及自适应律；将所述未量化控制器中的未量化的控制信号通过所述迟滞量化器模型进行量化，得到重构后的动力学模型中的量化后的控制信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对以指数坐标描述的航天器姿轨运动学和动力学方程，分离由弹性振动引发的集总扰动项，获得分离后的动力学模型，包括：构建如式1所示的以指数坐标描述的航天器姿轨运动学和动力学方程：
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（1）其中，表示惯性系下航天器指数坐标描述的位姿跟踪误差，,分别为目标位姿和目标速度，，为航天器的位姿和速度；，分别表示指数坐标描述下的姿态跟踪误差和位置跟踪误差；为航天器体系下速度的跟踪误差，为目标相对于航天器体系的速度，为目标体坐标系下的速度，相对位姿，为目标相对于惯性系的齐次变换矩阵，为航天器相对于惯性系的齐次变换矩阵，和分别表示航天器和目标到惯性系的旋转矩阵，和分别表示惯性系下地心到航天器和目标的位置向量，为的SE(3)伴随变换矩阵；表示的SE(3)伴随变换矩阵；为角速度跟踪误差；为线速度跟踪误差；
，为6
×
6单位矩阵，欧拉主旋转角,,；相对指数坐标向量的伴随算子被定义为，速度向量的伴随算子被定义为；对于向量，映射被定义为；对于向量，映射被定义为；为刚柔耦合下的空间惯性矩阵，为名义空间惯性矩阵，且被定义为，m为航天器质量，为正定对称的惯性张量矩阵；为耦合矩阵；为柔性附件的刚度矩阵；D为柔性附件的阻尼矩阵；为控制信号，为控制力矩信号，为控制力信号；为航天器柔性附件的模态位移向量；为空间环境扰动； 为重力项，为重力梯度力矩，为重力，为行星引力参数；标量为地心到航天器体坐标系的距离，为地心到航天器的位置向量在航天器体坐标系下的表示；H的时间导数；指数坐标 通过对数映射log和获得，，；将弹性振动引发的力矩和力考虑为扰动项，获得集总扰动；根据式1所示的航天器姿轨运动学和动力学方程分离所述集总扰动，获得如式2所示的分离后的动力学模型：
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（2）。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建用于将未量化的控制信号进行量化的迟滞量化器模型，包括：当时：当时：当时：；其中，u(t)表示未量化的控制输入信号；为量化后的控制输入信号；量化步长，量化密度，量化级别i为正整数，i=1，2，
…
，，量化死区u
min
被定义为；未量化的控制输入信号u(t)的一阶导数通过下式所示的一阶滤波器近似为：；其中，，j为正整数，j=1,
……
,6；为一阶滤波器的状态，q>0为设计值，q越小，和逼近和的速度越快，精度越高。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据新定义的空间惯性列向量将所述分离后的动力学模型重构为空间惯性向量形式下的动力学模型，包括：定义新的空间惯性列向量：，并构造新的映射，所述新的映射满足运算关系：，
，；基于所述分离后的动力学模型中关于重力梯度项中重力梯度力矩及重力的计算分别涉及到追踪航天器的惯量和质量信息，通过的伴随算子及式的变换关系将所述重力梯度项重写为：其中，，；；；根据重写后的重力梯度项，将量化控制指令下的相对姿轨动力学模型得到重构后的动力学模型为：其中，。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据积分滑模面确定包含有未量化的控制信号的未量化控制器以及自适应律，包括：定义所述积分滑模面为；其中，；；，，；，，为设计的增益参数；设计未量化控制器为：；其中，为矩阵间的点乘运算；为设计参数；u为所设计的未量化的控制输入信号；非线性项；量化器的量化步长，；；
，；扰动上界，扰动上界的估计值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李化义，曹芊，陈雪芹，马晨，何文韬，张迎春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：