[發明專利]一種對非合作目標強迫繞飛的控制方法

有效

• 申請號: 201810076319.0
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108415443B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 黃攀峰;劉習堯;孟中杰;張夷齋;張帆;劉正雄;董剛奇
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種對非合作強迫繞飛的控制方法，其特征在于步驟如下：

步驟1、建立非合作強迫繞飛過程的動力學方程：

姿態運動學方程：

其中σ為修正羅德里格參數，I為轉動慣量矩陣，E₃表示3×3的單位矩陣，M_c為控制力矩，M_d為各種環境干擾力矩；θ,ψ分別表示x,y,z三個軸對應的三個歐拉角；ω_b為伴飛航天器本體坐標系相對于慣性系的角速度；H(σ,ω_b)是系統運算過程中的一個參數矩陣；G(σ)表示姿態運動學的狀態矩陣；

S(ω_b)表示矢量ω_b的叉乘矩陣，其分量形式為

再建立相對位置運動模型：

其中(a)_b表示矢量a在伴飛航天器本體坐標系下的投影；ρ為伴飛航天器質心到目標航天器質心的位置矢量；r_s是從地心到伴飛航天器質心的位置矢量；r_t是從地心到伴飛航天器和目標航天器的質心的位置矢量；a_s,a_t分別是伴飛航天器和目標航天器的加速度矢量；μ為地球引力常數，為由兩航天器的引力差導致的加速度項，a_p為空間干擾力導致的加速度；

步驟2、導出非合作強迫繞飛過程期望位姿的偏差動力學方程：

取則繞飛過程的狀態方程形式為：

其中，

為模型中的未知項；

設期望的狀態變量為x_d，繞飛過程的誤差為e＝x-x_d，則誤差動力學方程為：

其中：

步驟3、采用一階指令濾波器獲得未知狀態變量：繞飛過程動力學方程中狀態變量不可直接測量，

其中：m＞0為設計參數；

步驟4、估計繞飛過程的系統模型不確定性并計算系統的自適應輸入u_a：

ζ_L的自適應律為：

其中a∈[0,1)，ε為一個小正數，ζ_L表示系統不確定性的上界；

步驟5：系統的最優控制輸入u_op以及系統總輸入u＝u_a+u_op

從如下Hamilton-Jacobi-Bellman偏微分方程中求得：

其中，為最優性能指標，且J^*＞0，J^*(0)＝0；R為對稱正定矩陣。