时变通信约束下航天器绕飞的高阶全驱预测控制方法

针对视线坐标系下具有时变通信约束的航天器绕飞问题,提出了一种高阶全驱(HOFA)预测控制方法以实现绕飞任务并主动补偿服务航天器与跟踪与数据中继卫星系统间的时变通信延迟和数据丢包。首先,在视线坐标系下引入了一个非线性高阶全驱系统模型来描述航天器绕飞的相对动力学模型,并将所提出的绕飞任务转换为非线性高阶全驱系统的跟踪控制问题。其次,利用全驱特性抵消系统中的非线性,从而构建一个线性高阶全驱(LIHOFA)系统。然后,应用丢番图方程建立一个增量线性高阶全驱预测模型以代替传统的降阶预测模型,进而构建多步超前预测以实现跟踪控制性能的优化和时变通信约束的补偿,从而有效地保证了绕飞任务的实现。同时,给出了一个简单的充要条件以分析闭环系统的稳定性和跟踪性能。最后,还提供了航天器在圆轨道和椭圆轨道绕飞的数值仿真以验证高阶全驱预测控制方法的可行性。

带有参数精确估计的迭代学习滑模控制及应用

针对一类做重复运动的不确定全驱系统,提出了一种带有未知参数精确估计的迭代学习自适应滑模控制算法。通过设计跟踪误差的期望轨迹,放宽了对系统初值条件的限制,并使系统在初始时刻便位于滑模面上,消除了滑模到达阶段,有利于提高系统鲁棒性。通过构造一组低通滤波器并引入遗忘因子和归一化技术,对参数估计误差进行了重构,并利用重构结果进行了微分-差分型自适应律设计。基于Lyapunov方法设计了迭代学习自适应滑模控制算法,证明了闭环系统信号的有界性以及跟踪误差和参数估计误差的渐近收敛性。最后,将所提出的迭代学习自适应滑模控制算法应用于航天器的绕飞控制中,并通过数值仿真验证了设计结果的有效性。

线性连续周期系统的模型参考跟踪控制

基于周期系统Lyapunov稳定性理论,给出控制器的存在条件.利用广义Sylvester矩阵方程的参数化解,提出模型参考跟踪控制器的参数化设计算法.该控制器包括具有一定收敛速率的反馈镇定控制器和完全参数化的前馈跟踪补偿器两部分.以基于T-H方程描述的两航天器绕飞任务下的控制系统进行仿真,仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.