一种航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法及相关设备技术

本发明专利技术提供了一种航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法及相关设备，包括：构建目标航天器编队每个航天器的相对运动PH方程；分别将每个航天器的相对运动PH方程进行转换，得到目标航天器的相对运动轨迹跟踪误差PH方程作为目标航天器编队的跟踪误差系统；基于跟踪误差系统，构造将目标航天器编队中各航天器的相对位置误差耦合到跟踪误差系统的期望哈密顿函数；根据期望哈密顿函数设计目标航天器编队的控制律并计算得到目标航天器编队的分布式协同控制律的值；根据分布式协同控制律的值对目标航天器编队进行轨迹跟踪分布式控制；航天器编队能够准确、快速地达到期望的运动轨迹并保持构型，实现了航天器集群网络化的分布式协同控制。制。制。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法及相关设备


[0001]本专利技术涉及航天器编队轨迹跟踪控制
，特别涉及一种航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法及相关设备。

技术介绍

[0002]航天器编队是指由多个航天器根据指定任务需求按一定拓扑链接组成的航天器集群，通过编队内各成员航天器相互合作，从而实现一颗大“虚拟航天器”的功能。编队航天器在轨飞行时，为了实现不同的任务，需要对编队运行轨迹进行跟踪控制，从而达到预定构型。目前已有多种控制方法应用到航天器编队控制，如非线性自适应控制、滑模方法、线性二次调节、IDA
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PBC(Interconnection and Damping Assignment Passivity
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Based Control，基于图论和互联阻尼分配的无源控制)、脉冲控制、模型预测控制和快速搜索随机树等方法，编队协同方法主要有领导跟随法，虚拟结构法和蜂拥控制等方法。
[0003]近年来，采用能量思想的Port
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Hamiltonian(PH，端口哈密顿)系统理论逐步兴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法，其特征在于，包括：步骤1，构建目标航天器编队中每个航天器的相对运动PH方程；所述相对运动PH方程用于描述每个航天器的相对运动轨迹；步骤2，分别将每个航天器的相对运动PH方程进行转换，得到所述目标航天器编队的相对运动轨迹跟踪误差PH方程，所述相对运动轨迹跟踪误差PH方程作为所述目标航天器编队的跟踪误差系统；所述相对运动轨迹跟踪误差PH方程用于描述相对运动轨迹的跟踪误差；步骤3，基于所述跟踪误差系统，构造将所述目标航天器编队中各航天器的相对位置误差耦合到所述跟踪误差系统的期望哈密顿函数；步骤4，根据所述期望哈密顿函数设计所述目标航天器编队的控制律，并将目标航天器编队的实际状态和期望状态代入所述控制律进行计算，得到所述目标航天器编队的分布式协同控制律的值；步骤5，根据所述分布式协同控制律的值对所述目标航天器编队进行轨迹跟踪分布式控制。2.根据权利要求1所述的航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法，其特征在于，每个所述航天器的相对运动PH方程为：航天器的相对运动PH方程为：其中，是x的导数，为航天器速度和加速度，J为航天器的互联矩阵，H(x,t)为能量函数，x为航天器的状态变量，t为时间，G无具体物理含义，u为航天器的输入，I为单位矩阵，y为航天器的输出。3.根据权利要求2所述的航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法，其特征在于，所述目标航天器编队的相对运动轨迹跟踪误差PH方程为：航天器编队的相对运动轨迹跟踪误差PH方程为：其中，为航天器速度误差和加速度误差，I
n
为n阶单位矩阵，n为航天器数量，为矩阵Kronecker积，为航天器互联矩阵，为由多个航天器跟踪误差系统组成的航天器编队跟踪误差系统的哈密顿函数，为编队跟踪误差系统状态，为系数矩阵，无具体物理含义，
为编队误差系统输出，为系统控制律。4.根据权利要求3所述的航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法，其特征在于，所述分布式拓扑相对位置误差的期望哈密顿函数为式拓扑相对位置误差的期望哈密顿函数为其中，n为航天器数量，a
ij
为邻接矩阵元素，a
ij
≠0，k
p
为互联系数，为航天器i与航天器j之间相对距离保持的误差，x
i
为第i个航天器的误差，为第j个航天器的误差。5.根据权利要求4所述的航天器编队轨迹跟踪分布式控制方法，其特征在于，所述步骤4包括：根据由多个航天器跟踪误差系统组成的航天器编队跟踪误差系统的哈密顿函数可得：其中，为编队误差系统状态；所述分布式拓扑相对位置误差的期望哈密顿函数为：根据若系统中期望哈密顿...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琪锋，刘俊，廖宇新，戴明哲，魏才盛，金华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：