六自由度飞行器编队建模与控制

传统主从式编队常采用线性化反馈控制,很难满足复杂高精度空间飞行器编队要求。针对主从式飞行器相对平动和相对转动运动进行建模,进而得到统一的六自由度飞行器编队的非线性动力学模型。基于所得模型,设计了六自由度飞行器编队控制的滑模控制器和积分反推控制器,并给出基于Lyapunov的严格数学证明。仿真结果表明,控制器能够保证从飞行器六自由度运动跟踪误差的一致渐近收敛,为空间飞行器在轨服务等飞行器编队实际应用提供了理论参考。

障碍空间中的飞行器编队与集群控制研究

研究障碍空间中的无人机编队与集群控制问题。为防止碰撞和避免障碍,进行了一个新的分布式控制算法设计。该设计基于修正的虚拟"长机——僚机"结构与简单的一致同意约定。通过全面运用人工势场法和回转力方法,避免无人机之间产生碰撞,保证无人机编队在障碍空间中的避障飞行。通过引入回转力方法,获得一个光滑的集群轨迹,使得无人机避障机动行为更加合理,也解决了纯人工势场法中固有的局部极小点问题。仿真结果表明,该运算法则在二维平面上的典型编队场景中可以保证无人机集群避障飞行。

基于滑模控制的六自由度飞行器编队建模与仿真

针对高精度空间飞行器编队要求,对主从式飞行器相对平动和相对转动运动进行建模,用四元数叉乘表示主从航天器的相对姿态,构建航天器的误差动力学方程,进而得到六自由度飞行器编队的非线性动力学模型。基于所得模型,设计了六自由度飞行器编队控制的滑模控制器,使得从飞行器的平动与转动能够跟踪期望的状态轨迹,并基于Lyapunov定理证明该系统为一致渐近稳定。仿真结果表明,该控制器能够保证从飞行器六自由度运动跟踪误差的一致渐近收敛,为空间飞行器在轨服务等飞行器编队实际应用提供了理论参考。

基于方差约束控制的复杂控制系统故障诊断方法

将方差约束控制用于研究复杂控制系统故障诊断。首先根据系统运行情况提取故障点在各个子系统的状态观测值,定义了故障点的状态观测均值、误差并求得状态协方差。然后通过熵系数法来确定各影响因素的权重,用欧氏范数法和线性加权法确定系统正常运行的最大允许阈值,一旦实际值超过阈值则报警,采取修正措施。最后通过实例,得到了一种新的基于欧氏范数方差约束控制的故障诊断方法,应用于航天产品漏电故障诊断。结果表明,该方法的故障阈值是由系统本身特性得到,故能够客观、真实地确定阈值的量化模型,克服了传统的专家系统需要训练大量历史数据的弊端,实现了故障在线实时诊断。