有指向约束的领航跟随航天器编队简化姿态分布协同控制方法

针对无向通信拓扑下领航跟随航天器编队简化姿态协同控制问题,结合人工势场理论、反步控制和滑模控制方法,提出了考虑跟随航天器指向禁止约束的简化姿态分布式协同控制协议。首先,建立航天器之间的简化姿态误差模型以及各跟随航天器的指向禁止约束模型;其次,构造各跟随航天器的人工势场,设计跟随航天器的分布式协同虚拟控制量,使得跟随航天器的瞄准矢量避开约束区域,与领航航天器的瞄准矢量保持一致;然后,将各跟随航天器的角速度矢量与虚拟控制量之差作为滑模变量,构造滑模面并设计各跟随航天器的分布式协同滑模控制律;最后,通过数值仿真,在典型扰动环境下跟随与领航航天器之间的简化姿态平均误差达到10-6量级,并且能够有效避开多个指向禁止区域。对于实际存在的通信拓扑切换、通信时延等问题未来仍需进一步深入研究。