[發明專利]一種基于事件觸發機制的自適應航天器姿態跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 201810107715.5
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108445748B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 胡慶雷;楊晨;郭雷;王陳亮
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種基于事件觸發機制的自適應航天器姿態跟蹤控制方法，包括建立含有外部干擾的航天器動力學模型與相對姿態跟蹤誤差模型；然后定義控制中應用的事件觸發機制，基于事件觸發機制構建傳輸控制力矩信號與控制器設計的控制力矩信號之間的關系式；基于第一步建立的航天器動力學模型與相對姿態跟蹤誤差模型、第二步基于事件觸發機制構建的傳輸控制力矩信號與控制器設計的控制力矩信號之間的關系式，利用反步法，引入界估計與輔助信號，對航天器姿態進行事件觸發自適應控制；本方法具有抗干擾性強、計算量小等優點，可以有效減少控制器的通信量和控制信號更新頻率，適用于無線網絡的傳輸能力受限的模塊化航天器的姿態控制。

技術領域

本發明涉及一種基于事件觸發機制的自適應航天器姿態跟蹤控制方法，主要應用于模塊化航天器的姿態跟蹤控制，屬于航天器控制技術領域。

背景技術

近年來，模塊化航天器受到重視，模塊化航天器采用模塊化開放式網絡架構，利用即插即用系統的基本思想，將航天器的各個組件模塊化而進行組裝，可以降低航天器成本，加快組裝速度，利于有缺陷或過時的部件輕松拆卸和更換。模塊化航天器的核心技術是無線數據通信和無線電力傳輸，它與笨重、龐大、不靈活的傳統電纜互連不同，在此技術下，航天器的所有功能部件都相互獨立，并通過低成本無線網絡連接。但是，負責執行器模塊和控制模塊之間的數據傳輸的無線網絡的帶寬和計算能力是有限的。因此，如何設計航天器的控制方案，以減少通信量而不影響穩定性和控制性能是非常重要的。

傳統控制方法都是在連續時間框架內開發的，控制算法在一個固定的、周期的和足夠小的采樣周期內執行，有很好的理論和分析的方便性。但是，在這種方式中，無論是否必要，在每一個采樣時間內，執行器和控制器之間都要進行通信以及更新控制算法，這將造成網絡資源的浪費和執行機構的磨損。顯然，這種方法在網絡資源有限的條件下是不合適的。而事件觸發機制可以依靠設定控制更新條件，來減小控制更新頻率，大大減少通信量。

發明內容

為了解決上述已有技術存在的不足，本發明提供一種基于事件觸發機制的自適應航天器姿態跟蹤控制方法，包括以下步驟：

(1)建立含有外部干擾的航天器動力學模型與相對姿態跟蹤誤差模型；

(2)定義控制過程中應用的事件觸發機制，基于事件觸發機制構建傳輸控制力矩信號與控制器設計的控制力矩信號之間的關系式；

(3)基于步驟(1)建立的航天器動力學模型與相對姿態跟蹤誤差模型、步驟(2)的基于事件觸發機制構建的傳輸控制力矩信號與控制器設計的控制力矩信號之間的關系式，利用反步法對航天器姿態進行自適應控制；

具體的：

步驟(1)的航天器動力學模型與相對姿態跟蹤誤差模型為：