在轨服务航天器编队飞行协同控制方法研究

基本信息
批准号:61603114
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:吕跃勇
学科分类:
依托单位:哈尔滨工业大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:郭延宁,高寒,陈辰,吕腾,刘昱晗,王润驰,董振
关键词:
航天器编队飞行协同控制在轨服务分布式包含控制姿轨一体化控制
结项摘要

Based on the innovative idea that combines on-orbit servicing and spacecraft formation flying together organically, in this project we try to resolve the key control issues for on-orbit servicing spacecraft formation, including the integrated orbit and attitude control for two-body formation and distributed cooperative control for multi-body formation respectively. For the former, the integrated orbit and attitude dynamic model based on actuator configuration and dual quaternion respectively will be proposed first, based on which the finite time stable control will be carried out using nonsingular terminal sliding mode then. In view of the actuator saturation and no angular velocity feedback due to sensor configuration, the saturated output feedback control will be implemented based on command filter meanwhile. For the latter, i.e. the distributed cooperative control for multi-body formation, the distributed cooperative tracking will be studied based on the consensus theory first. Then, distributed containment control under directed graph will be carried out so that the following spacecraft could move and keep into the convex closure at the specified location nearby the target spacecraft, which is made by the leading spacecraft. Furthermore, the cooperative control item will be analyzed utilizing the input-to-state stability theory in order to propose the cooperative parameter design method. According to the research above, this project aims to obtain new theories and new methods which process both theoretical research and application reference value for the development of on-orbit servicing in the future.

本项目立足于将在轨服务与航天器编队飞行有机融合的创新思路,拟针对在轨服务航天器编队飞行控制中的关键问题开展研究,包括二体编队的姿轨一体化控制和多体编队的分布式协同控制。对于前者,拟建立基于执行机构配置和对偶四元数法的姿轨一体化动力学模型,并针对快速性和鲁棒性需求开展基于非奇异终端滑模的有限时间控制方法研究;考虑小型航天器执行机构输出有界及由于敏感器配置或故障引起的无角速度反馈情况,开展基于指令滤波器的饱和输出反馈控制研究。对于后者,拟首先研究基于一致性的分布式协同跟踪控制问题;进一步,在有向通讯拓扑结构下开展分布式包含控制方法研究以使跟随航天器能够收敛到由领航航天器在目标航天器指定位置围成的凸包内;最后,拟基于输入-状态稳定性理论研究协同控制项的作用并提出协同控制参数的设计方法。通过开展以上研究,本课题有望为我国在轨服务技术的发展获得兼具理论研究和应用参考价值的新理论和新方法。

项目摘要

空间在轨服务是国际科研热点和国家重大需求,本项目以此为研究背景,积极开展了航天器编队飞行控制在在轨服务中的应用问题研究,解决了航天器编队飞行控制中的若干问题。具体包括:研究了近距离在轨服务航天器高精度姿轨一体化控制问题,分析了航天器姿态与轨道动力学之间的耦合关系,建立了面向控制的航天器姿轨一体化动力学数学模型,分别提出了基于非奇异终端滑模的航天器姿轨一体化有限时间控制器设计方法和基于指令滤波器的饱和输出反馈控制器设计方法。研究了在轨服务航天器编队分布式协同控制问题,建立了在轨服务与编队飞行之间的需求关系,提出了基于基于一致性的分布式协同跟踪控制方法和分布式包含控制器设计方法。在完成研究任务的基础上,本项目还进一步研究了空间在轨服务任务中的组合体控制问题,建立了组合体姿态运动数学模型,开展了数据驱动的组合体姿态控制方法研究。项目研究成果具备一定的理论研究意义,同时也为我国相关领域工程应用具有一定的参考价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019
2

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

端壁抽吸控制下攻角对压气机叶栅叶尖 泄漏流动的影响

DOI:
发表时间:2020
3

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
4

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
5

服务经济时代新动能将由技术和服务共同驱动

服务经济时代新动能将由技术和服务共同驱动

DOI:10.19474/j.cnki.10-1156/f.001172
发表时间:2017

吕跃勇的其他基金

相似国自然基金

1

变质心航天器编队飞行协调控制问题研究

批准号:11802268
批准年份:2018
负责人:李涧青
学科分类:A0704
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

在轨服务航天器多载荷空间操控制导与控制研究

批准号:61673135
批准年份:2016
负责人:马广富
学科分类:F0307
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
3

考虑多种约束的航天器编队姿态协同容错控制方法研究

批准号:61803114
批准年份:2018
负责人:张健
学科分类:F0301
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
4

航天器电磁编队飞行的动力学与控制特性研究

批准号:10902125
批准年份:2009
负责人:袁长清
学科分类:A0702
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目