【技术实现步骤摘要】
一种基于内外环博弈的卫星平台分布式协同控制方法
[0001]本专利技术属于自动控制
，具体地，涉及一种基于内外环博弈的卫星平台分布式协同控制方法。
技术介绍
[0002]高精度定量遥感以时变的大气圈、水圈、生物圈为观测目标，需要配置光学、微波等多类大型高精度载荷实现多要素精准协同观测。传统多平台观测手段因空间位姿差异引入的辐射和几何偏差成为制约高精度定量遥感的主要误差项，亟需发展支持在轨组装的大型多任务卫星平台。随着在轨组装模块的不断对接，大型卫星平台的结构拓扑形式在不断变化，还涉及卫星平台与组装载荷的碰撞等，结构质量特性时变特性、碰撞等复杂因素容易诱发大型空间组合体结构的姿态漂移与结构的振动。此外，太阳光压、热辐射、稀薄大气等空间复杂环境也会影响大型空间组装结构的姿态稳定性。由于平台和载荷子系统之间存在能量传递、强动力学耦合，直接影响大型空间结构的全局指向稳定度，关系到在轨组装以及组装后高精度观测等任务的成功与否。因此，亟需解决考虑空间复杂环境作用力、强耦合非线性等特点的支持在轨组装大型卫星平台的高精高稳分布式协同鲁
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于内外环博弈的卫星平台分布式协同控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、建立在轨组装卫星平台多子系统互联模型，并形成连接图所述在轨组装卫星平台多子系统互联模型将卫星平台子系统和载荷子系统统称为子系统，子系统表示为连接图的顶点，为连接图的顶点集，子系统之间的耦合控制关系为连接图的边，为子系统的边集；S2、将分布式边控制设定为外环领导者，分布式节点控制设定为内环跟随者，通过序贯调节内环跟随者与外环领导者的控制输入，实现卫星平台与各载荷的协同控制，具体的序贯调节过程如下：S2.1、固定子系统i外环边控制输入Π
i
及其所有邻居子系统的外环边控制输入的集合Π
‑
i
，确定子系统i与子系统j的拓扑耦合权重l
ij
,i≠j，考虑各子系统个体的控制约束以及优化性能指标，为每个子系统构造一个辅助解耦决策变量，对平台子系统和各载荷子系统的内环节点进行分布式稳定控制，使每个子系统满足Nash均衡条件；S2.2、在固定子系统i的内环节点控制输入U
i
及其所有邻居子系统内环节点控制输入的集合U
‑
i
基础上，建立含各子系统性能指标权重的控制优化指标，映射各子系统权重到连接图中，通过调节连接图的边权重，进行基于连接图的外环边控制，使得边控制输入满足Nash均衡；S2.3、判断步骤S2.1和S2.2执行之后，是否满足Stackelberg均衡，如果满足，则结束，否则，继续执行步骤S2.1和步骤S2.2。2.根据权利要求1所述的一种基于内外环博弈的卫星平台分布式协同控制方法，其特征在于所述Stackelberg均衡如下：对于子系统i的外环边控制输入Π
i
和子系统i的所有邻居子系统的外环边控制输入的集合Π
‑
i
，存在外环边控制输入为Π
i
时子系统i的最佳内环节点控制输入使得：成立；其中，J
i
为子系统i的内环节点控制代价函数，为子系统i所有邻居子系统内环节点控制输入的集合为U
‑
i
时，子系统i所有邻居子系统最佳外环边控制输入的集合；对任意的内外环协同控制对{Π,U(Π)}，存在子系统i的最佳外环边控制输入使得：成立；其中，Γ
i
为子系统i的外环边控制的代价函数，U(Π)为子系统外环边控制输入为Π时对应的内环节点控制输入，为子系统i的最佳外环边控制输入，为外环边控制输入为Π
i
时子系统i的最佳内环节点控制输入；为外环边控制输入为Π
i
时子系统i的所有邻居子系统的最佳内环节点控制输入的集合。3.根据权利要求1所述的一种基于内外环博弈的卫星平台分布式协同控制方法，其特征在于，所述在轨组装卫星平台多子系统互联模型中，多个子系统刚体运动表示为如下的
一组微分方程：Y
i
＝C
i
X
i
其中，和Y
i
∈R6分别为子系统i的状态量以及输出量；U
′
i
∈R6为子系统i的控制量，由外环边控制输入为Π
i
和内环节点控制输入U
i
叠加而成，U
′
j
∈R6为子系统i的邻居子系统j的控制量，也是由外环边控制输入与内环节点控制输入组成，q
ie
为子系统i的姿态角四元数，ω
i
为子系统i的姿态角速度；A
i
为子系统i的特征矩阵，B
i
为子系统i的转动惯量扩展矩阵，I
a
为子系统i的转动惯量，C
i
为子系统i的输出矩阵，C
i
＝I6×6，Φ
ij
为邻居子系统j状态量对子系统i状态量的耦合系数，
‑
i为子系统i的邻居节点集合，B
ij
为邻居子系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟亦真，黄静，孙俊，朱东方，田路路，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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