基于一致性的航天器编队主从分布式协同控制研究

发布时间：2024-04-24 20:47

　　航天器编队是指由多个可进行信息交互的小型航天器组成的相互协作,并具有特定空间构型的空间系统。不同于传统的大型单体航天器,编队航天器需要在通信链路作用下保证航天器间的协作效能,因而协同控制是实施编队飞行的重要基础。其主要研究任务为,通过设计高效的姿态协同控制以及相对位置协同控制方案以达到期望指向和期望构型,并通过碰撞规避等方法保证航天器的飞行安全,使航天器能够精确地完成编队任务,实现对地观测或深空探测。近年来,多智能体系统的一致性理论为航天器编队协同控制提供了新的思路。本文充分利用一致性理论在多体系统协同作业方面的优势,在分布式结构下,以完成姿态同步和队形保持为最终目标,针对系统中的不确定性、外部干扰、状态约束、通信机制、以及飞行安全等几个方面,深入研究航天器编队协同控制,具体研究内容如下。为解决航天器编队系统不确定性和外部干扰等问题,在有向通信拓扑结构下,通过引入神经网络,提出基于RBF神经网络的不确定性估计机制,结合自适应方法,设计分布式姿态协同跟踪控制算法。而后,针对RBF神经网络参数选取困难的问题,利用多层神经网络对不确定性进行估计。此外,结合障碍Lyapunov函数技术设计状态...

【文章页数】：152 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1Proba-3计划Fig.1-1Proba-3Mission

1.2.1航天器编队典型任务近二十年来，航天器编队展现了广阔的应用前景，因此引起了美国宇航局NASA以及欧空局ESA在内的诸多权威机构的关注，并已取得了一定的进展，目前主要应用包括科学实验、深空探测、对地观测等方面。下面对国外与国内的一些典型航天器编队飞行任务与计划进行简....

图1-2GRACE计划Fig.1-2GRACEMission

1.2.1航天器编队典型任务近二十年来，航天器编队展现了广阔的应用前景，因此引起了美国宇航局NASA以及欧空局ESA在内的诸多权威机构的关注，并已取得了一定的进展，目前主要应用包括科学实验、深空探测、对地观测等方面。下面对国外与国内的一些典型航天器编队飞行任务与计划进行简....

图1-3Techsat-21计划Fig.1-3Techsat-21Mission

哈尔滨工业大学工学博士学位论文由美国空军研究实验室于1998年开展的卫星计划，旨在通过编队卫星组成分布式天基雷达，完成高分辨率大测绘宽度成像等任务。TanDEM-X/TerraSAR-X编队计划[13]由德国航天局与EADSAstrium公司合作开展的，该项目通过双星编....

图1-5LISA计划Fig.1-5LISAMission

Fig.1-3Techsat-21MissionFig.1-4TanDEM-X/TerraSAR-XMission(3)深空探测深空探测典型的实例即为分布式深空干涉仪，国际上已开展采用航天器编队飞行来实施深空探测的项目。NASA、欧空局等相继提出了相应的深空探测计划....

本文编号：3963484