日地L2平动点大规模航天器编队拟线性变参数控制方法

通过日地L2平动点上大规模(10颗以上)航天器编队实施对类地行星的探测是国际上研究热点和前沿问题。本项目针对日地L2平动点大规模航天器编队高精度相对姿态与轨道协同控制问题，探索采用非线性控制理论进行大规模航天器编队控制设计的新方法。重点解决航天器编队高精度姿态与轨道耦合动力学建模、大规模航天器编队控制体系结构和编队协同控制算法设计等关键问题。在动力学建模中，考虑航天器所受主要摄动和姿态与轨道动力学的耦合作用，并给出适用于线性系统设计的Quasi-LPV模型；在编队控制体系结构设计中，提出了多层虚拟结构，并以编队系统稳定性为目标，采用蚁群优化方法对虚拟结构进行优化设计；在协同控制方法设计中，基于Quasi-LPV模型，提出MIMO非线性系统的多项式特征结构配置(PEA)方法，并针对日地L2平动点航天器编队Quasi-LPV模型，设计基于多层虚拟结构的大规模航天器编队协同控制算法。

通过本项目研究，完成了针对日地L2平动点大规模航天器编队高精度相对姿态与轨道协同控制问题，设计了基于非线性控制理论的大规模航天器编队控制方法。重点解决航天器编队高精度姿态与轨道耦合动力学建模、大规模航天器编队协同控制算法设计等关键问题。在动力学建模中，考虑航天器所受主要摄动和姿态与轨道动力学的耦合作用，并给出适用于线性系统设计的Quasi-LPV模型；在编队控制体系结构设计中，提出了多层虚拟结构，并以编队系统稳定性为目标，进行了体系结构稳定性分析；在协同控制方法设计中，基于Quasi-LPV模型，提出MIMO非线性系统的多项式特征结构配置(PEA)方法，并针对日地L2平动点航天器编队Quasi-LPV模型，设计基于PEA的大规模航天器编队协同控制算法。经过3 年紧张有序地研究，本项目研究已经按照计划内容全部完成，取得了丰富的成果，其中发表了密切相关的论文15 篇，专利6 项，完成了项目申请书撰写时的计划任务。